УНИВЕРСАЛЬНАЯ ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2015 года по МПК C09K3/18 

Изобретение относится к области коммунального хозяйства и дорожной службе, в частности к жидким противообледенительным средствам для устранения и предупреждения льдообразований и снежных накатов на дорогах, площадях, мостах, туннелях, пешеходных дорожках, дворовых территориях, аэродромных покрытий, для борьбы и предупреждения льдообразований (сосулек) на крышах домов, ж/д вагонах, ж/д стрелочных переводах и др., оборудования, имеющих наклонные поверхности, в том числе для обработки поверхностей самолетов перед взлетом, а также может использоваться как профилактическое средство против смерзания, прилипания и пылеобразования сыпучих материалов.

Ассортимент жидких противообледенительных (антигололедных) средств очень разнообразен, но не все препараты безопасны для окружающей среды.

Качественные средства для указанных областей использования должны соответствовать следующим требованиям: средства, наносимые на дорожные покрытия, не должны наносить вред или разъедать материал дорожных покрытий, например бетон; должно быть исключено корродирующее воздействие этих средств на металлы; средство должно быть невоспламеняющимся и негорючим; состав средства должен быть безвредным как для животных, так и для человека; оно должно удовлетворять сантехническим требованиям биологической обработки; средство может попадать не только в сточные воды, но также и в почву, которой оно не должно наносить вреда; существенным является высокая плавящая способность таяния льда или снега; с экономической точки зрения - снижение расхода средства и его себестоимости.

Разработка новых противообледенительных средств с перечисленными свойствами является актуальной задачей.

Известна антигололедная жидкая композиция для плавления льда и снега при нанесении на дорожные покрытия, которая содержит, мас.%: соль карбоновой кислоты: ацетат щелочного металла или смесь ацетатов щелочных металлов 25-60; водорастворимое соединение триазола, имидазола или их смесь 0,01-1 и вода до 100; дополнительно композиция может содержать 0,01-0,5 мас.% фосфата натрия, калия или их смесь (RU 2017785 C1, 15.08.1994).

Известное средство обладает высокими ингибирующими свойствами в отношении коррозии металлов. Норма расхода средства при таянии льда и/или снега составляет от 10 до 100 г/м², что соответствует практически требуемому времени плавления льда и/или снега.

Недостатком средства является повышенная температура начала кристаллизации (не ниже минус 20°C), низкая плавящая способность, что ограничивает области его использования.

Известна противообледенительная жидкость для наземной обработки самолетов, включающая, мас.%: гликоль 6-20, глицерин 1,5-3,0, ингибитор коррозии 1,3-4,1, поверхностно-активное вещество ПАВ 0,002-0,04, загуститель (сульфоцелл, акриловая смола) 0,40-0,85, водный раствор ацетата калия с плотностью 1,12-1,3 г/см³ и pH 9-11 остальное (RU 2221833 C1, 20.01.2004). В качестве ингибитора коррозии жидкость содержит соли фосфорной кислоты, нитрит натрия, бензоат натрия, жидкое стекло, триэтаноламин.

Основным недостатком известного средства является наличие в композиции нитрита натрия, сложный состав ингибитора коррозии, узкая область использования, а также высокая температура начала кристаллизации. Известна экологически безопасная противообледенительная жидкость для наземной обработки самолетов с плотностью при 20°С 1,27-1,32 г/см³ и температурой кипения 119-124°C, включающая пропиленгликоль 50-300 г/кг, ингибиторы коррозии 12,3-41,1 г/кг (соли фосфорной кислоты, нитрит натрия, бензоат натрия, жидкое стекло, бензотриазол, триэтаноламин), глицерин 10-80 г/кг, ПАВ (неонол, шампунь и др.), водный раствор формиата калия или смесь водных растворов формиата и ацетата калия (водные растворы карбоновой кислоты) - остальное (RU 2475512 C2, 10.08.2012), загуститель 0,0-12,0 г/кг (сульфоцелл, акриловая смола и др.) при необходимости. Основным недостатком известной жидкости является узкая область ее использования, а именно для наземной обработки самолетов перед взлетом. Низкая плавящая способность и высокая температура начала кристаллизации (минус 20-24°C).

Указанный аналог по совокупности признаков является наиболее близким к заявляемой композиции.

Общими признаками является содержание в составе водного раствора солей щелочного металла карбоновой кислоты, а именно, ацетатов и/или формиатов щелочного металла, поверхностно-активного вещества ПАВ, ингибитора коррозии и при необходимости загустителя.

Задачей изобретения является создание универсальной противообледенительной жидкой композиции, которая может быть использована в областях, перечисленных в первой части описания «область применения».

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение ассортимента противообледенительных композиций, снижение температуры начала кристаллизации до температуры ниже минус 60°С, повышение плавящей способности, интервала температуры применения, повышение экологической безопасности и расширение областей использования.

Технический результат достигается тем, что универсальная противообледенительная композиция, содержащая водный раствор соли карбоновой кислоты: ацетат и/или формиат щелочного металла, ПАВ ингибитор коррозии и при необходимости загуститель, согласно изобретению дополнительно содержит одноатомный спирт из алифатического ряда, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Одноатомный спирт 1,0-10,0 ПАВ 0,10-0,30 Загуститель 0-4,0 Ингибитор коррозии 0,5-1,0 Водный раствор ацетата и/или формиата   щелочного металла остальное,

при этом в качестве одноатомного спирта она содержит по крайней мере один, выбранный из ряда: метиловый, этиловый, н-пропиловый, изопропиловый, н-бутиловый, изобутиловый, отдельно или в смеси в любом соотношении между собой, а водный раствор соли содержит 15-60 мас.% формиата и/или ацетата натрия или калия в пересчете на сухое вещество. В качестве ПАВ, загустителя и ингибитора коррозии могут быть использованы многочисленные соединения из ряда известных. В заявляемой композиции использовался преимущественно: сульфанол (ПАВ), бензоат натрия (ингибитор) и пропиленгликоль в качестве загустителя. Бензоат натрия, кроме того, препятствует окислению компонентов жидкости.

Для приготовления жидкости используют компоненты, выпускаемые как отечественными, так и зарубежными производителями.

Температуру начала кристаллизации составов жидкости определяли по методике, приведенной в ГОСТ 28084-89. Испытание на степень пожароопасности проводили по методике, приведенной в ГОСТ 27484-87. Плавящую способность определяли по методике отраслевого дорожного методического документа «Методика испытаний противогололедных материалов» Федерального дорожного агентства (РОСАВТОДОР).

Сущность изобретения подтверждается примерами.

Пример 1.

Приготовление композиции осуществляют последовательным смешением компонентов.

В емкость с мешалкой помещают 50,0 мас.% формиата калия, приливают 5,0 мас.% изопропилового спирта, добавляют 0,1 мас.% ПАВ (сульфанол), 0,6 мас.% бензоата натрия (ингибитор коррозии), доводят до 100% добавлением воды (44,3 мас.%).

Полученный водный раствор жидкой композиции однородный, прозрачный, с плотностью при 20°C, равной 1,25 г/см³. Температура начала кристаллизации минус 62°C. Плавящая способность одного грамма противогололедной композиции составляет 24 грамма льда при температуре минус 5°C. Коррозионное воздействие на сталь, алюминий и его сплавы составляет 0,07 г/м²час. Данная композиция использовалась для удаления наледи на бетонах и асфальтобетонах.

В таблице представлены ряд других составов заявляемой жидкости, ее свойства и области применения.

Как показали многочисленные испытания, заявляемая жидкость по свойствам лучше известных, ПДК выше 10 мг/м³, что относит жидкость к 4-му классу опасности, т.е. она экологически безопасная для использования. За счет использования солей карбоновых кислот и минимального содержания спирта от 1,0 до 10,0 мас.% значительно снижается себестоимость. Жидкость сохраняет плавящую способность при температуре ниже минус 60°C, что в разы снижает расход жидкости при использовании по сравнению с известными аналогами. pH для исследуемых составов от 7,5 до 11, что соответствует требованиям, предъявляемым к таким жидкостям в нормативных документах.

При использовании н (нормального) - пропилового и н (нормального) - бутилового спиртов свойства жидкости также имеют высокие эксплуатационные показатели, но из-за ограниченного производства указанных спиртов жидкость с их содержанием не находит достаточного применения, при этом также несколько повышается стоимость продукта.

Представленное количество примеров не ограничивает количество возможных комбинаций компонентов жидкости. Большое количество экспериментов показало, что различное сочетание солей в комбинации со спиртом могут создавать растворы, имеющие одни и те же выходные параметры или приобретать качественно новые.

Заявляемая жидкость не токсична для человека, животных, растений и водных бассейнов, полностью биоразлагаема в природных условиях и поглощается растительностью. Жидкость так же безвредна для асфальтовых и бетонных покрытий, резиновых изделий, преимущественно колес движущего транспорта, обладает высокой ингибирующей способностью относительно железных, стальных, алюминиевых, магниевых и медных конструкций. Кроме того, композиция показала удовлетворительные показатели при обработке поверхностей ж/д вагонов, аэродромных бетонных полос, при замерзании сыпучих материалов, удалении сосулек.

Таким образом, предлагаемое средство позволяет эффективно использовать его при температуре минус 24-62°C, снизить расход жидкости при обработке любых поверхностей, повысить плавящую способность, расширить ассортимент имеющихся композиций и областей ее использования, что позволяет отнести предлагаемую противообледенительную композицию к числу универсальных.

Изобретение относится к области коммунального хозяйства и дорожной службе, в частности к жидким противообледенительным композициям. Противообледенительная композиция содержит в мас.%: одноатомный спирт 1,0-10,0; ПАВ 0,10-0,30; ингибитор коррозии 0,5-1,0; при необходимости загуститель до 4,0 и водный раствор соли карбоновой кислоты при концентрации 15-60 формиата и/или ацетата натрия или калия в пересчете на сухое вещество до 100. В качестве одноатомного спирта она содержит по крайней мере один, выбранный из ряда: метиловый, этиловый, н-пропиловый, изопропиловый, н-бутиловый, изобутиловый, отдельно или в смеси в любом соотношении между собой. Изобретение обеспечивает понижение температуры начала кристаллизации, повышение плавящей способности, расширение ассортимента противообледенительных композиций и областей их использования. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Универсальная противообледенительная композиция, содержащая водный раствор соли карбоновой кислоты щелочного металла, ПАВ, ингибитор коррозии и загуститель, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит одноатомный спирт из алифатического ряда при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Одноатомный спирт 1,0-10,0 ПАВ 0,10-0,30 Ингибитор коррозии 0,5-1,0 Загуститель 0-4,0 Водный раствор соли карбоновой кислоты остальное

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что водный раствор соли содержит 15-60 мас. % формиата и/или ацетата натрия или калия в пересчете на сухое вещество.

3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве одноатомного спирта она содержит по крайней мере один, выбранный из ряда: метиловый, этиловый, н-пропиловый, изопропиловый, н-бутиловый, изобутиловый, отдельно или в смеси в любом соотношении между собой.