ТВЕРДЫЙ АНТИГОЛОЛЕДНЫЙ СОСТАВ Российский патент 2001 года по МПК C09K3/18 

Изобретение относится к химической промышленности и касается антигололедных составов.

Проблема борьбы со снежно-ледовыми образованиями существует давно, однако и до сих пор она до конца не решена.

Борьбу с зимней скользкостью ведут по трем направлениям:
- улучшать сцепление колес с обледенелым покрытием;
- удалять снежно-ледовые образования с дорожного покрытия;
- предотвращать образование скользкости.

В соответствии с этими направлениями разработаны различные способы борьбы с зимней скользкостью:
- фрикционный;
- тепловой;
- механический;
- химический;
- биохимический.

Данное изобретение относится к химическому противогололедному составу. Из отечественных средств известен, например, противогололедный состав "КАМА", содержащий хлористый кальций 45- 75%, хлористый натрий 24-50%, кристаллическую воду и инертные примеси 1-5%. Состав выпускается в гранулированном виде. (Патент России 2044118, 20.09.95).

Однако этот состав имеет ряд недостатков, а именно он вреден для зеленых насаждений и для почвы, а также вызывает коррозию днищ автотранспорта.

Наиболее близким аналогом по существу и достигаемому техническому результату является твердый антигололедный состав, содержащий карбамид, азотнокислый магний, поверхностно-активное вещество ОП-10 или ОП-7 и воду. (Патент России 2123022 кл. C 09 K 3/18, опубликован 10.12.98.).

К недостаткам следует отнести невысокую удерживаемость на дорожном покрытии и немногофункциональность применения.

Задачей данного изобретения является расширение арсенала твердых антигололедных составов с повышенной эффективностью и многофункциональным диапазоном использования как для профилактической обработки дорожных покрытий, так и для работы с толстыми и тонкими слоями монолитного льда и во время снегопада.

Эта задача решается тем, что твердый антигололедный состав содержит карбамид, азотнокислый магний, поверхностно-активное вещество ОП-10 или ОП-7 и воду, при этом азотнокислый магний используют в виде комплексного соединения с азотнокислым аммонием и представляет собой отход, получаемый при производстве азотных удобрений и дополнительно содержит карбоксиметилцеллюлозу, или мелкодисперсную целлюлозу, или поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Карбамид - 53 - 60
Поверхностно-активное вещество ОП-10 или ОП-7 - 0,1-1,0
Комплексное соединение азотнокислого магния с азотнокислым аммонием - отход, полученный при производстве азотных удобрений - 37 - 42,5
Карбоксиметилцеллюлоза, или мелкодисперсная целлюлоза, или поливиниловый спирт - 0,3-3,0
Вода - Остальное
При этом твердый антигололедный состав может дополнительно содержать карбонат кальция или азотнокислый кальций.

Были проведены испытания на способность нового состава к расплавлению льда при различных температурах. Для испытаний использовался монолитный лед, а также снег плотностью 0,3 кг/куб.м. Результаты приведены в таблицах 1, 2. Составы композиций представлены в примерах 1-3.

Техническим результатом данного изобретения является экологичность состава, высокая его удерживаемость на дорожном покрытии, отсутствие слеживаемости в процессе хранения и не агрессивность при воздействии на металл и снижение расхода состава.

Пример 2.

Карбамид - 56 мас.%
Комплексное соединение азотнокислого магния с азотнокислым аммонием - отход, полученный при производстве азотных удобрений - 40 мас.%.

Поверхностно-активное вещество ОП-10 - 0,5 мас.%
Карбоксилметилцеллюлоза - 2 мас.%
Вода - Остальное
Пример 2.

Карбамид - 53 мас.%
Поверхностно-активное вещество ОП-7 - 0,1 мас.%
Комплексное соединение азотнокислого магния с азотнокислым аммонием - отход, полученный при производстве азотных удобрений - 37 мас.%
Мелкодисперсная целлюлоза - 0,3 мас.%
Карбонат кальция - 3 мас.%
Вода - Остальное
Пример 3.

Карбамид - 54 мас.%
Поверхностно-активное вещество ОП-10 - 0,3 мас.%
Комплексное соединение азотнокислого магния с азотнокислым аммонием - отход, полученный при производстве азотных удобрений - 39 мас.%
Поливиниловый спирт - 2 мас.%
Азотнокислый кальций - 2 мас.%
Вода - Остальное
Это обеспечивается за счет того, что азотнокислый магний в составе содержится в комплексном соединении с азотнокислым аммонием. А само соединение является отходом. Кроме того, только подобранное соотношение компонентов в составе будет обеспечивать необходимый результат. Например, если вводить в состав большее количество КМЦ, происходит загустение и затрудняется обработка поверхности составом. Если меньшее - будет повышена скатываемость с поверхности.

Заявленный состав можно получить любым известным и традиционным способом. Состав нетоксичен, негорюч, невзрывоопасен, неагрессивен по отношению к алюминию АМЦ, дюралюминию ДЛ-16 и бетону марки 400. Рассыпчатость 100%. Температура эвтектики 40% р-ра - 22,4 град.С.

Для получения аналога снега использовался мелко раздробленный лед. Количественное определение растопленного льда (воды) производилось путем замера объема. Из таблиц видно, что заявленный состав является 100% активным веществом. Далее были проведены испытания на скорость таяния монолитного льда. При этом массовое соотношение лед: антигололедный реагент составляло 10:1, скорость таяния определялась при всех указанных температурах путем замеров высоты не растаявшего льда через 15 минут. Результаты представлены в таблице 3.

При проведении этих испытаний было замечено, что гранулы состава проникают в его толщу, разрушая структуру льда. Это свойство было изучено более подробно. Для этого лед замораживался в мерных цилиндрах и определялась глубина проникновения реагента в течение 30 минут при различных температурах. Результаты представлены в таблице 4.

Затем в качестве подложки для льда было использовано асфальтобетонное покрытие. Высота намороженного на асфальт льда составляла 10 мм. При температуре -10 град.С лед обрабатывался гранулами. Через 15 минут гранулы достигали асфальтовой основы, полностью разрушая связь между льдом и дорожным покрытием. При этом гранулы растворяются очень медленно, что вызывает пролонгированный эффект их воздействия.

Из всех вышеприведенных данных, очевидно, что использование гранулированного состава, гранулы которого, быстро проникая через толщу льда до полотна дорог, нарушают связь между полотном и льдом. Как только эта связь нарушается, ледяное покрытие взламывается и легко убирается. Еще одним несомненным достоинством состава является полное отсутствие слеживаемости в процессе хранения. Это подтверждено опытами, в процессе которых указанный реагент выдерживался в течение 30 дней без упаковки в условиях 100%-ной относительной влажности при температурах от плюс 20 до минус 20 град.С.

Существенным недостатком антигололедных растворов является их быстрая скатываемость с дорожного покрытия. Устранение этого недостатка обеспечивается введением в состав карбоксилметилцеллюлозы (КМЦ) в заявленных количествах. Введение большего количества КМЦ, чем заявлено, приводит к чрезмерному загустению, что сильно затруднит обработку поверхности таким составом. Введение КМЦ приводит к образованию жидкого геля, который гораздо дольше будет сохраняться на дорожном полотне, меньше стекать по неровностям поверхности, значительно сокращая таким образом расход реагента. При этом не происходит никаких изменений эвтектических свойств, не ухудшаются другие характеристики.

Были проведены испытания на коррозионную активность. Для испытаний антигололедных реагентов использовались образцы не корродированной кузовной стали. Результаты оценивались по потере массы стали через 20 дней. Было отмечено, что состав неагрессивен и при его воздействии на металл происходит заметное торможение коррозии во времени. Состав можно рекомендовать для профилактической обработки дорожных покрытий, использовать его во время снегопадов и для борьбы с тонкими слоями монолитного льда при температурах до минус 20 град. С. Данный состав можно применять в случаях наличия толстого монолитного льда и утрамбованного слежавшегося снега при температурах до минус 20 град.С.

Изобретение относится к химической промышленности. Твердый антигололедный состав содержит, мас.%: карбамид 53-60; поверхностно-активное вещество ОП-7 или ОП-10 0,1-1,0; комплексное соединение азотнокислого магния с азотнокислым аммонием - отход, полученный при производстве азотных удобрений, 37-42,5; карбоксиметилцеллюлоза, или мелкодисперсная целлюлоза, или поливиниловый спирт 0,3-3,0 и вода - остальное. Технический результат - расширение арсенала противогололедных средств с повышенной эффективностью и многофункциональным диапазоном использования. 1 з.п.ф-лы, 4 табл.

1. Твердый антигололедный состав, содержащий карбамид, азотнокислый магний, поверхностно-активное вещество ОП-10 или ОП-7 и воду, отличающийся тем, что азотнокислый магний он содержит в виде комплексного соединения с азотнокислым аммонием и представляет собой отход, получаемый при производстве азотных удобрений, и дополнительно содержит карбоксиметилцеллюлозу, или мелкодисперсную целлюлозу, или поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Карбамид - 53 - 60
Поверхностно-активное вещество ОП-7 или ОП-10 - 0,1 - 1,0
Комплексное соединение азотнокислого магния с азотнокислым аммонием - отход, полученный при производстве азотных удобрений - 37 - 42,5
Карбоксиметилцеллюлоза, или мелкодисперсная целлюлоза, или поливиниловый спирт - 0,3 - 3,0
Вода - Остальное
2. Твердый антигололедный состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбонат кальция или азотнокислый кальций.