Применение стеклоочистительной низкозамерзающей жидкости для разупрочнения ледяных объектов Российский патент 2024 года по МПК C09K3/18 C11D1/12 C11D1/50 C11D3/43 C11D1/68 

Изобретение относится к способам ухудшения механических и прочностных характеристик объектов изо льда и может найти применение в области логистики, в том числе автотранспортной.

Известны тепловые и радиационные методы ухудшения прочности льда (патенты РФ №2533025, №2724696). Недостатки таких методов заключаются в необходимости привлекать большое количество технических и человеческих ресурсов и, как следствие, в высокой стоимости; либо же необходимы особые атмосферные условия, контролировать которые не представляется возможным.

Известен взрывной способ разрушения льда (патенты РФ №2452812, №2629569, №2560070). Данный способ широко применяется при различных операциях, связанных с ледоходом и речной коммуникацией, но при всей своей эффективности он обладает рядом недостатков: требуется соблюдение административных процедур, связанных со взрывными работами; высоки требования к мерам предосторожности как при проведении взрывных работ, так и при всех сопутствующих операциях; необходим специализированный персонал, имеющий право проводить взрывные работы; кроме того, такой метод сопровождается неминуемым ущербом для фауны и водной среды.

Известны химические решения, предназначенные для ухудшения прочностных характеристик льда. Такие решения представляют собой многокомпонентные композиции, а также устройства для их применения. Из патента РФ №2221833 известна противообледенительная жидкость для наземной обработки самолетов, включающая, по крайней мере, один вид гликоля и ингибиторы коррозии, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит водный раствор ацетата калия с плотностью 1,12-1,3 г/см3 и рН 9-11, глицерин, поверхностно-активное вещество, загуститель, при этом в качестве гликоля она содержит пропилен-, моно-, ди-, или триэтиленгликоль или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%: Гликоль 6-20, Глицерин 1,5-3,0, Ингибитор коррозии 1,3-4,1, Поверхностно-активное вещество 0,002-0,04, Загуститель 0,40-0,85, Водный раствор ацетата калия с плотностью 1,12-1,3 г/см3 и рН 9-11 - остальное.

К недостаткам данного решения относятся дороговизна и сложность состава, высокое содержание органической соли, кроме того, фокусировка на снижение коррозии актуальна для противогололёдных реагентов, применяющихся на дорогах и транспортных системах, а для средства, предназначенного для снижения прочности ледовых объектов вне дорожной сети нет необходимости применять антикоррозийные присадки. Также стоит отметить высокую щелочность состава, что может негативно сказываться на флоре и фауне водоёмов.

Задачей настоящего изобретения является снижение прочностных характеристик ледяных объектов, в том числе с целью дальнейшего их разрушения или уничтожения, с уменьшением технологической сложности применения составов, повышением экономической доступности средства и возможностью использования в широком диапазоне температурных и погодных условий.

Известна стеклоочистительная низкозамерзающая жидкость (Патент РФ №2558765), которая содержит, мас. %: одноатомный спирт 5,0-30,0; по крайней мере одну соль карбоновой кислоты, выбранную из ряда, включающего: формиат аммония, формиат калия, формиат натрия, ацетат аммония, ацетат натрия, ацетат калия 5,0-60,0, ПАВ 0,10-0,35; пакет технологических присадок не более 5,0; и воду до 100. Из примеров, приводимых заявителями, следует, что состав может обладать высокими незамерзающими характеристиками (оставаться в жидком и текучем состоянии с кинематической вязкостью более 100 мм²/с при температурах до -40°С) и исполнен на водно-спиртовой основе.

Для решения поставленной технической задачи - снижения прочностных характеристик ледяных объектов - предлагается применение стеклоочистительной низкозамерзающей жидкости, которая содержит одноатомный спирт (изопропанол), ПАВ (лауретсульфат натрия), воду, и при этом дополнительно содержит пропиленгликоль, и мочевину, причём компоненты смеси могут быть взяты в следующих соотношениях (мас.%):

Изопропанол - от 15 до 35;

Пропиленгликоль - от 15 до 40;

Лауретсульфат натрия - от 0,3 до 0,5;

Мочевина - от 0,5 до 2;

Вода - остальное.

При соприкосновении со льдом жидкость, представляющая собой низкозастывающую смесь на водно-спиртовой основе, растворяет твёрдый лёд, переводя его в раствор и поглощая образовавшуюся воду. Высокое содержание спиртов позволяет смеси не замерзать при температурах ледовой массы, поглощать воду, образующуюся при плавлении льда, а наличие поверхностноактивных и комплексообразующих компонентов также улучшает смачиваемость поверхности трещин и возможных включений в кристаллическую решетку льда и способствует более глубокому проникновению средства в толщу льда. В процессе взаимодействия жидкости с водным льдом лед плавится и образующаяся вода поглощается раствором.

Пример 1:

В прямоугольной ёмкости замораживается 188 г воды при -10°С. Поверх образовавшегося льда при той же температуре залито 157 г низкозастывающей стеклоочистительной жидкости следующего состава:

42,5 мас.% воды,

0,3 мас.% ПАВ (лауретсульфат натрия),

2 мас.% мочевины,

15 мас.% изопропанола,

40 мас.% пропиленгликоля,

которая реагирует с водным льдом, расплавляя его, в течение двух часов при той же температуре. При этом уменьшается масса и толщина исходного слоя прочного водного льда. По окончании растворения низкозамерзающая жидкость, поглотившая часть воды, остается поверх слоя льда. Лёд вынимают из формы, протирают холодной тканью для удаления от следов жидкости и взвешивают. Масса льда после двухчасового растворения составила 182,2 г, что составляет 84% от исходной массы.

Пример 2:

Аналогичные действия, проведенные при -10°С, для низкозастывающей стеклоочистительной жидкости следующего состава:

43,5 мас.% воды,

0,5 мас.% ПАВ (лауретсульфат натрия),

1 мас.% мочевины,

25 мас.% изопропанола,

30 мас.% пропиленгликоля,

показали следующий результат: остаточная масса неразрушенного крепкого слоя водяного льда составила приблизительно 53% от исходной массы.

Пример 3:

Аналогичные действия, проведенные при -10°С, для низкозастывающей стеклоочистительной жидкости следующего состава:

49 мас.% воды,

0,4 мас.% ПАВ (лауретсульфат натрия),

0,5 мас.% мочевины,

35 мас.% изопропанола,

15 мас.% пропиленгликоля,

показали следующий результат: остаточная масса неразрушенного крепкого слоя водяного льда составила приблизительно 59% от исходной массы.

Изобретение относится к применению для разупрочнения ледяных объектов стеклоочистительной низкозамерзающей жидкости, содержащей одноатомный спирт изопропанол, лауретсульфат натрия в качестве поверхностно-ктивного вещества, воду и дополнительно содержащей пропиленгликоль и мочевину, причём компоненты смеси взяты в следующих соотношениях, мас.%: изопропанол – от 15 до 35; пропиленгликоль – от 15 до 40; лауретсульфат натрия – от 0,3 до 0,5; мочевина – от 0,5 до 2; вода – остальное. Изобретение обеспечивает снижение прочностных характеристик ледяных объектов, в том числе с целью дальнейшего их разрушения или уничтожения, с уменьшением технологической сложности применения составов, повышением экономической доступности средства и возможностью использования в широком диапазоне температурных и погодных условий. 3 пр.

Применение для разупрочнения ледяных объектов стеклоочистительной низкозамерзающей жидкости, содержащей одноатомный спирт изопропанол, лауретсульфат натрия в качестве поверхностно-активного вещества, воду и дополнительно содержащей пропиленгликоль и мочевину, причём компоненты смеси взяты в следующих соотношениях, мас.%:

Изопропанол от 15 до 35 Пропиленгликоль от 15 до 40 Лауретсульфат натрия от 0,3 до 0,5 Мочевина от 0,5 до 2 Вода остальное