ПРОТИВОГОЛОЛЕДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2001 года по МПК C09K3/18 

Изобретение относится к химической промышленности и касается противогололедных композиций.

Проблема борьбы со снежно-ледовыми образованьями 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.

Имеется еще целый ряд отечественных разработок неорганических и смешанных противогололедных средств, пригодных для климатических условий нашей страны. Это такие средства, как ННКХ, состоящий на 90% из чешуированного хлористого кальция и на 10% из состава ННК (смесь нитритов и нитратов кальция). Данное средство применяется в виде 30%-ного раствора.

В США запатентовано средство, содержащее хлориды натрия и калия в соотношении от 1: 1 до 4: 1 и добавку мочевины в количестве 1-4 мас.%. Это средство может применяться как в твердом виде, так и в виде раствора.

В России также запатентовано подобное АНС средство, содержащее наряду с нитратом кальция и мочевины нитрат магния, фосфаты и формальдегидный полимер.

Эти реагенты быстро взаимодействуют со льдом, но обладают недостаточно хорошей плавящей способностью, кроме того, в связи с высокой стоимостью данных реагентов они имеют ограниченный круг применения.

Наиболее близким аналогом по существу является противогололедная композиция, содержащая 2-3-атомные спирты, ацетат аммония, ацетат магния и воду. (Патент ЕР 0490796, кл. C 09 K 3/18, опубликован 12.12.91).

К недостаткам следует отнести большие потери реактива при его использовании в связи с его высокой испаряемостью, недостаточно высокую экологичность и невысокую удерживаемость на дорожном покрытии.

Задачей данного изобретения является расширение арсенала противогололедных композиций 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 и безопасности для окружающей среды.

Эта задача решается тем, что противогололедная композиция содержит 2-3-атомные спирты, ацетат аммония, ацетат магния и воду, при этом ацетат аммония и ацетат магния она содержит в виде водного раствора, полученного при выпаривании смеси побочного продукта и промывных вод при производстве аммонийных удобрений до концентрации 20-60%, причем содержание 2-3-атомных спиртов составляет 0,1-10 мас.% от готовой композиции.

В качестве 2-3-атомных спиртов противогололедная композиция содержит глицерин и/или этиленгликоль.

При этом противогололедная композиция может дополнительно содержать одноатомные спирты, в качестве которых используют метанол и/или этанол, а также она может дополнительно содержать ацетат кальция и/или ацетат калия, и/или ацетат натрия.

Были проведены сравнительные испытания заявленной композиции и раствора NaCl на способность к расплавлению льда при различных температурах. Для испытаний использовался специально приготовленный лед толщиной 30 мм в плоской плексигласовой чаше. Температура в морозильной камере регулировалась с точностью 0,5^oC. Образец противогололедной композиции в виде жидкости наносился на поверхность произвольно.

Через определенные временные интервалы производился сбор раствора. Результаты приведены в таблице (по объему выделенного раствора).

Из таблицы видно, что плавящая способность заявленной композиции намного превышает аналогичный показатель раствора NaCl. Особенно эта разница велика при низких температурах.

Температура замерзания противогололедного средства является важнейшей его характеристикой.

Температура замерзания - это температура, при которой образуются новые кристаллы льда. Вблизи температуры замерзания (ожидаемой) раствор противогололедного реагента "затравляется" замороженными кристаллами того же реагента, чтобы предотвратить его переохлаждение.

Охлаждение раствора продолжается не менее 10 мин после достижения температуры замерзания. За температуру замерзания принимается температура в точке пересечения кривых зависимости температуры от времени до и после начала замораживания.

Для проведения указанных испытаний использовалось следующее оборудование:
- охлаждающая ванна, представляющая собой 3-литровый сосуд Дьюара, заполненная жидким азотом;
- прозрачный сосуд Дьюара емкостью 300 мл с раствором противогололедного средства;
- мешалка лабораторная из нержавеющей стали, приводимая в действие лабораторным моторчиком.

Испытания растворов для каждой концентрации повторялись до получения сопоставимых результатов. Результаты представлены на графике фиг. 1.

Борьба с гололедом ведется в основном за счет ослабления или устранения сцепления между льдом и дорожным покрытием. Поэтому также были проведены испытания на подмыв. В наших испытаниях использовались контролируемые и однородные состояния льда и подложки (асфальт).

При испытаниях площадь подмыва рассчитывалась на 1 мл противогололедной композиции. Толщина льда при всех температурах составляла 18 мм.

Техническим результатом данного изобретения является создание экологичной композиции с температурой эвтектики -39 град. С, с высокой плавящей способностью, не агрессивной при воздействии на металл, а также снижение расхода композиции и расширение ассортимента противогололедных составов и композиций.

Это обеспечивается за счет того, что ацетат аммония и ацетат магния содержатся в комплексном соединении в виде водного раствора с концентрацией 20-60%. А само соединение является отходом. Кроме того, только подобранное соотношение компонентов в составе будет обеспечивать необходимый результат. Заявленная композиция - прозрачная бесцветная жидкость без посторонних включений. Композиция нетоксична, негорючая, невзрывоопасна, неагрессивна по отношению к алюминию АМЦ, дюралюминию ДЛ-16 и бетону марки 400. Температура эвтектики -39 град. С. Состав композиций представлен в примерах 1-3 (см. в конце описания).

Были проведены испытания на коррозионную активность. Для испытаний использовались образцы некорродированной кузовной стали. Результаты оценивались по потере массы стали через 20 дней. Было отмечено, что композиция неагрессивна и при ее воздействии на металл происходит заметное торможение коррозии во времени. Композицию можно рекомендовать для профилактической обработки дорожных покрытий, использовать ее во время снегопадов и для борьбы с тонкими слоями монолитного льда при температурах до минус 39 град. С. Данную композицию можно применять в случаях наличия толстого монолитного льда и утрамбованного слежавшегося снега при температурах до минус 39^oC.

Эти испытания проводились с целью определения оценки оптимальных норм расхода реагента для различных температур (см. графики на фиг. 1 и 2).

Изобретение относится к химической промышленности. Композиция содержит 2-3-атомные спирты, ацетат аммония, ацетат магния и воду, причем ацетат аммония и ацетат магния представляют собой водный раствор, полученный при выпаривании смеси побочного продукта и промывных вод при производстве аммонийных удобрений до концентрации 20-60 % при содержании 2-3-атомных спиртов 0,1-10 мас.% от готовой композиции. Технический результат - расширение арсенала противогололедных композиций с повышенной эффективностью и многофункциональным диапазоном использования для профилактической обработки дорожных покрытий, а также для работы с толстыми и тонкими слоями льда и во время снегопада. 4 з.п.ф-лы, 1 табл., 2 ил.

1. Противогололедная композиция, содержащая 2 - 3-х атомные спирты, ацетат аммония, ацетат магния и воду, отличающаяся тем, что ацетат аммония и ацетат магния она содержит в виде водного раствора, полученного при выпаривании смеси побочного продукта и промывных вод при производстве аммонийных удобрений до концентрации 20 - 60%, причем содержание 2 - 3-х атомных спиртов составляет 0,1 - 10 мас.% от готовой композиции. 2. Противогололедная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве 2 - 3-х атомных спиртов содержит глицерин и/или этиленгликоль. 3. Противогололедная композиция по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит одноатомные спирты. 4. Противогололедная композиция по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что в качестве одноатомных спиртов он содержит метанол и/или этанол. 5. Противогололедная композиция по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ацетат кальция, и/или ацетат калия, и/или ацетат натрия.