АНТИГОЛОЛЕДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК C09K3/18 

Изобретение относится к прикладной химии, а именно к антигололедный композиции, которую используют для удаления гололеда на взлетно-посадочных полосах аэродромов, на шоссейных дорогах, тротуарах, а также в других областях народного хозяйства.

Известен состав противогололедного водного раствора для обработки поверхности дорог, содержащий хлористый кальций, спирт этиловый, ингибитор коррозии и воду (патент RU 2264429, C09K 3/18, 2005 г), причем в качестве ингибитора коррозии используется нитрит натрия, что экологически не безопасно.

Известна антигололедная композиция для обработки дорожных, асфальтовых, бетонных и других покрытий для ликвидации гололедных образований, содержащая хлористый натрий, хлористый кальций, параформ, хлористый аммоний, гидроксид натрия или оксид кальция, или оксид магния (патент RU 2521381, C09K 3/18, 2013). Данный реагент содержит большое количество хлорида натрия (до 70%), что приводит к увеличению экологической нагрузки на окружающую среду.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является антигололедная композиция, включающая хлористые кальций, магний и калий, мочевину, ингибитор коррозии - ВПК-2, воду (патент RU 2318853, C09K 3/18, 2008 г). Однако известная композиция обладает недостаточной плавящей способностью, высокой скоростью коррозии и не позволяет достичь рабочих температур ниже минус 22°C.

Задачей настоящего изобретения является создание эффективной антигололедной композиции, обладающей высокой плавящей способностью, низкой коррозионной активностью и низкой температурой застывания, а также способа ее получения.

Поставленная задача решается так, что антигололедная композиция, включающая хлористый кальций, ингибитор коррозии и воду, в качестве ингибитора коррозии содержит продукт взаимодействия (ПВ) 1 моля жирного амина, 10-30 молей окиси этилена и 2 молей фосфорсодержащего соединения или состав, состоящий в мас.% из: 5-50% высших жирных кислот, 3-20%) ПВ или смеси ПВ с оксиэтилированным амином с числом углеродных атомов C₈-C₂₀ и степенью оксиэтилирования 10-30, 3-20% неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ); остальное - растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлористый кальций 20-40 ПВ или состав, описанные выше 1-3 вода остальное

а также тем, что в способе получения антигололедной композиции по п. 1, включающем последовательное смешение хлористого кальция с водой и ингибитором коррозии, в полученную композицию вводят гликоль или оксиэтилированный метанол (ОЭМ) при следующем соотношении компонентов, мас %:

хлористый кальций - 20-40 ПВ или состав, описанные выше 1-3 гликоль или ОЭМ 1-5 вода остальное

В варианте получения в антигололедную композицию по п. 1 и по п. 2 дополнительно вводят этаноламин.

Кальций хлористый берут по ГОСТ 450 (жидкий или твердый) или по ТУ 6-09-5351-87 (жидкий).

Продукт взаимодействия 1 моли жирного амина, 10-30 молей окиси этилена и 2 молей фосфорсодержащего соединения получают известным путем последовательного присоединения окиси этилена к амину с последующим фосфорилированием полученного продукта.

В качестве жирного амина используют синтетические жирные амины фракций C₈-C₁₂, C₁₀-C₁₆ по ТУ 113-03-0203796-018-92, или C₁₇-C₂₀ по ТУ 6-02-740-79 или ТУ 6-02-795-87.

Окись этилена берут в соответствии с ГОСТ 7568-88.

В качестве фосфорсодержащего соединения могут быть использованы, например, диметилфосфит (ДМФ) по ТУ 6-36-5763445-6-88, или P₂O₅ - фосфор (Y) оксид (2:5) (фосфорный ангидрид) технический по ТУ 113-08-614-87, или фосфористая кислота (орто) по ТУ 6-09-4023-75, или кислота фосфорная (орто) по ГОСТ 6552-80, или кислота фосфорная экстракционная по ТУ 6-08-342-76.

Для получения продукта взаимодействия в реактор загружают 243 г первичных дистиллированных аминов C₁₀-C₁₆ в присутствии катализатора (едкий натр 46%-ный ~1 г), при температуре 110-125°C и непрерывном перемешивании добавляют окись этилена 754 г. При установлении постоянного давления в реакторе, что является признаком окончания реакции, массу охлаждают до 70-80°C, проводят анализ пробы на определение массовой доли полиэтиленгликолевых производных в пересчете на азот. При постоянном перемешивании в реактор загружают 163,2 г диметилфосфита, температура повышается до 130°C. Реакцию ведут 3 часа.

Аналогично описанному получают еще 10 ПВ (см. таблицу 1).

Полученный ПВ представляет собой вязкую жидкость коричневого цвета с плотностью 0,930-1,050 г/см³.

Состав, включающий в мас.%, 5-50% высших жирных кислот, 3-20% ПВ или смеси ПВ с оксиэтилированным амином (ОЭА) с числом углеродных атомов C₈-C₂₀ и степенью оксиэтилирования 10-30; 3-20% неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ); остальное растворитель получают путем смешения высшей жирной кислоты в растворителе при нагревании с последующим вводом ПВ или смеси ПВ с ОЭА и НПАВ.

В качестве высших жирных кислот состав содержит, например, олеиновую кислоту по ГОСТ 7580-91 или смесь высших жирных кислот - талловое масло по ТУ 13-0281078-119-89.

В качестве неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ) предлагаемый состав может содержать, например, оксиэтилированный алкилфенол АФ_9-12 по ТУ 2483-077-05766801-98 (неонол АФ_9-12), или моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов общей формулы C_nH_2n-1O(C₂H₄O)_mH, где n=10-18, m=8-10 по ТУ 6-14-864-88 - Синтанол АЛМ-10, или смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров олеиновой кислоты Олеокс-5 по ТУ 6-14-314-85, или Олеокс-7 по ТУ 6-14-286-78.

В качестве растворителя состав содержит, например, метиловый спирт (МС) по ГОСТ 2222-78, или этиловый спирт по ГОСТ 18300-87, или бутиловый спирт по ГОСТ 5208-81, или изопропиловый спирт (ИПС) по ГОСТ 9805-84, или кубовые остатки производства бутиловых спиртов методом оксосинтеза (КОПБС) по ТУ 38.102167-86, или ароматические углеводороды нефрас АР-120/220 по ТУ 38.101809-90, или нефрас АР-150/330 по ТУ 38.1011049-98, или этилбензольная фракция (ЭБФ) по ТУ 6-01-10-37-78, или бутилбензольная фракция (ББФ) по ТУ 38.10297-76, или их смеси.

Получают 22 состава (см. таблицу 2).

Предлагаемый состав представляет собой однородную подвижную жидкость темно-коричневого цвета с плотностью d=0,900 г/см³, кинематической вязкостью при 20°C не более 80 мм²/с, температурой застывания t_заст=-50°C.

Антигололедную композицию получают путем последовательного растворения хлористого кальция в воде при перемешивании с последующим добавлением ПВ или состава. В варианте 1 исполнения антигололедная композиция по п. 1 дополнительно содержит гликоль или ОЭМ, а в варианте 2 по п. 1 или 2 дополнительно вводят этаноламин.

В качестве гликоля используют, например, этиленгликоль по ГОСТ 19710-83, или диэтиленгликоль по ГОСТ 10136-77, или триэтиленгликоль по ГОСТ 601-5-88.

В качестве этаноламина используют, например, моноэтаноламин по ТУ 2423-065-05807977-2004, или триэтаноламин по ТУ 2423-061-05807977-2002.

Приводим конкретные примеры получения антигололедной композиции.

Пример 1. В широкогорлый стакан емкостью 1 л помещают 391 г 32%-ого раствора хлористого кальция, добавляют 49 мл воды и при перемешивании добавляют 60 г состава. Полученный продукт имеет температуру замерзания - 45°C (см. табл. 3).

Примеры 2-29 осуществляют аналогично примеру 1, изменяя качественный и количественный состав компонентов.

Пример 30. В широкогорлый стакан емкостью 1 л помещают 286 г 32%-ого раствора хлористого кальция, затем порциями, при перемешивании, добавляют 144 г твердого хлористого кальция двуводного технического и после полного растворения при перемешивании добавляют 50 г триэтаноламина, 15 г триэтиленгликоля и 5 г ПВ. Полученный продукт имеет температуру замерзания -60°C.

Пример 31 (прототип).

Полученные композиции испытывались на плавящую способность и скорость коррозии (в соответствии с ГОСТ Ρ 9.905 - 2007). Результаты испытаний и свойства сведены в таблицу 3.

Из представленных в таблице 3 данных видно, что заявленная антигололедная композиция обладает высокой плавящей способностью, низкой коррозионной активностью и имеет температуру застывания до -60°C, а способ ее получения характеризуется простотой и экономичностью.

Антигололедная композиция может быть использована для удаления гололеда на взлетно-посадочных полосах аэродрома, на шоссейных дорогах, тротуарах, а также в других областях. Антигололедная композиция включает хлористый кальций, воду и продукт взаимодействия (ПВ) 1 моля жирного амина, 10-30 молей окиси этилена и 2 молей фосфорсодержащего соединения или состав, содержащий в мас.%: 5-50% высших жирных кислот; 3-20% ПВ или смеси ПВ с оксиэтилированным амином (ОЭА) с числом углеродных атомов C₈-C₂₀ и степенью оксиэтилирования 10-30; 3-20% неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ); остальное - растворитель. Антигололедная композиция обладает высокой плавящей способностью, низкой коррозионной активностью и имеет температуру застывания до -60°C, а способ ее получения характеризуется простотой и экономичностью. 2 з.п. ф-лы, 31 пр., 3 табл.

1. Антигололедная композиция, включающая хлористый кальций, ингибитор коррозии и воду, отличающаяся тем, что в качестве ингибитора она содержит продукт взаимодействия (ПВ) 1 моля жирного амина, 10-30 молей окиси этилена и 2 молей фосфорсодержащего соединения или состав, содержащий в мас.%: 5-50% высших жирных кислот; 3-20% ПВ или смеси ПВ с оксиэтилированным амином (ОЭА) с числом углеродных атомов С₈-С₂₀ и степенью оксиэтилирования 10-30; 3-20% неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ); остальное - растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлористый кальций 20-40 ПВ или состав, описанные выше 1-10 вода остальное

2. Способ получения антигололедной композиции по п. 1, включающий последовательное смешение (растворение) хлористого кальция с водой и ингибитором коррозии, отличающийся тем, что в полученную композицию дополнительно вводят гликоль или оксиэтилированный метанол (ОЭМ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлористый кальций 20-40 ПВ или состав, описанные выше 1-10 гликоль или ОЭМ 1-5 вода остальное

3. Способ получения антигололедной композиции по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в полученную композицию вводят этаноламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлористый кальций 20-40 ПВ или состав, описанные выше 1-10 гликоль или ОЭМ 1-5 этаноламин 2-10 вода остальное