ПРОТИВОГОЛОЛЕДНАЯ ЖИДКОСТЬ
DE-ICING LIQUID

Изобретение относится к способам подавления или уменьшения обледенения, или образования снега на поверхности с помощью антиобледенительных составов.
Химическую защиту от обледенения регулярно применяют во время зимнего сезона для безопасности движения на дорожных магистралях, а также в жилых и торговых зонах, включая участки для парковки, пешеходные дорожки, подъездные пути и т.п. Аэропорты и авиабазы также используют сочетание механических устройств и антиобледенительных химикатов, чтобы обеспечить безопасность полетов в зимние месяцы.
Известна противогололедная жидкость, содержащая водный раствор ацетата щелочного металла или смеси ацетатов щелочных металлов, смешанные с фосфатом щелочного металла и с водорастворимыми соединениями триазола, имидазола или их смеси, при следующих соотношениях компонентов, мас. %: ацетат щелочного металла или смесь ацетатов щелочных металлов - (25-60), фосфат щелочного металла - (0,01-0,5), водорастворимые соединения триазола, имидазола или их смеси - (0,01-1,0), остальное - вода (Патент RU №2017785, кл. С08К 3/18, 1991 г. ).
Однако данная противогололедная жидкость является экологически вредной ввиду использования в качестве ингибиторов коррозии металлов водорастворимых соединений триазола (например, бензотриазола), имидазола или их смеси, а согласно ГОСТ 12.1.005-88 бензотриазол имеет третий класс опасности. Кроме того, изготовление данной противогололедной жидкой композиции в холодное время года связано с большими энергозатратами, поскольку для обеспечения хорошей растворимости уксуснокислых солей щелочных металлов в воде необходима температура 18-25°C. Таким образом, для приготовления этой жидкой композиции необходимы либо специально отапливаемые помещения, либо специальные средства для подогрева камеры смешения. Все это ограничивает сферу использования известного способа.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является противогололедная жидкость для взлетно-посадочных полос аэродромов, содержащая ацетат калия, воду и противокоррозионную присадку, включающую бензоат натрия (Патент RU №22205854, кл. С09К 3/18,10.06.2003).
Однако данная противогололедная жидкость имеет недостаточную экологическую безопасность, что сужает область ее использования.
В основу изобретения поставлена задача по обеспечению возможности получения экологически более безопасной противогололедной жидкости и с высоким показателем ингибирования коррозии металлов.
Технический результат заключается в том, что достигается возможность увеличить экологическую безопасность и уменьшить коррозионную активность противогололедной жидкости.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что противогололедная жидкость содержит ацетат калия, воду и противокоррозионную присадку, включающую бензоат натрия, при этом она дополнительно содержит пропиленгликоль, а противокоррозионная присадка дополнительно содержит бензотриазол, дигидрофосфат натрия, тетраборат натрия, диэтаноламид на основе кислот подсолнечного масла, диэтаноламин, кремнийорганический ПАВ катионного типа, при этом противогололедная жидкость имеет следующий состав, мас. %:
ацетат калия
38-42
пропиленгликоль
5
бензотриазол
0,001-0,01
бензоат натрия
0,1-0,5
дигидрофосфат натрия
0,01-0,1
тетраборат натрия
0,2-1
диэтаноламид на основе кислот подсолнечного масла
0,1-0,5
диэтаноламин
0,3-0,7
кремнийорганический ПАВ катионного типа
0,01-0,1
вода
остальное,
а pH противогололедной жидкости от 8 до 10.
В ходе проведенных исследований было установлено, что представляется возможность за счет использования ацетатов щелочного металла и пропиленгликоля повысить экологичность, поскольку указанные соли подвергаются биоразложению и не содержат опасных хлоридионов, а наличие ингибиторов коррозии позволяет уменьшить вредное коррозионное воздействие противогололедных материалов на автомобили, инженерные сооружения на дорогах и поверхность покрытия, что значительно расширят спектр применения данных противогололедных жидкостей, особенно там, где их применение необходимо в местах, связанных с использованием техники для пассажирских перевозок, в первую очередь взлетно-посадочных полос аэродромов.
В частности, дигидрофосфат натрия, вносящий в состав, является ингибитором черных и некоторых цветных металлов и позволяет сдвинуть pH в щелочную область, бензоат натрия - ингибитор металлов и в условиях атмосферы хорошо работает в условиях тонких исчезающих от высыхания пленках, что характерно для самолетных конструкций, а ПАВ катионного типа на основе кремнийорганических соединений выполняет дополнительную функцию - уменьшает воздействие реагента на бетон в 1.5 раза.
Из приведенных ниже примеров следует, что данная противогололедная жидкость является оптимальной и обеспечивает требуемый технический результат.
Пример 1
Основные эксплуатационные свойства жидких противогололедных реагентов определяются возможным температурным интервалом их применения, плавящей способностью, сцепными свойствами дорожного покрытия или взлетной полосы после применения реагента, коррозионной активностью, воздействием на бетонные покрытия и экологическими последствиями для окружающей среды.
Преимущество имеет тот реагент, который при равном содержании плавящих лед соединений имеет минимальную температуру начала кристаллизации и большее значение плавящей способности. Это означает, что данный реагент имеет больший температурный интервал применения и меньшую норму использования. Соответственно использование такого реагента наносит меньший вред окружающей среде и его использование экономически выгоднее.
В таблицах приведены эксплуатационные свойства реагента состава, отвечающего формуле изобретения:
38% ацетат калия (КА), 7% пропиленгликоль (ПГ), 0,001% бензотриазол (БТА), 0,5% бензоат натрия (БН), 0,1% дигидрофосфат натрия (ДГФН), 0,1% диэтаноламид на основе кислот подсолнечного масла (ДЭАПМ), 0,5% диэтаноламин (ДЭА), 0,05% кремнийорганический ПАВ (КПАВ) и 53,75% вода. В таблицах также приведены данные аналогов реагента на основе индивидуальных компонентов заявляемого состава.
Из таблицы видно, что аналогом заявляемого состава с таким же значением температуры начала кристаллизации является 46%-ный раствор ацетата калия. В заявляемом составе данное значение температуры начала кристаллизации достигается при меньшем содержании плавящих солей.
Все индивидуальные компоненты с такими же концентрациями, как и в составе, имеют худшие показатели. Только при указанном сочетании компонентов состава достигается приведенный в таблице показатель при меньшем содержании плавящих солей, чем в 46% растворе ацетата калия.
Равновесная плавящая способность жидких реагентов разного состава при -5°C
Равновесное значение плавящей способности при -5°C заявляемого состава равно 3,1 г/г. Аналогичное значение данного показателя имеет только 49%-ный раствор ацетата калия, сумма плавящий соединений в котором на 6% больше.
Все индивидуальные компоненты с такими же концентрациями, как и в составе, имеют худшие показатели плавящей способности. С экономической и экологической точек зрения состав более предпочтителен, чем раствор ацетата калия.
Испытания на коррозионную активность состава по отношению к различным сплавам
Испытания проводились в соответствии с нормативными требованиями р. 3.2. п. 7 ОСТ 54-0-830.74-99. При заявленном составе ингибитора показатели скорости коррозии различных материалов в среде реагента соответствуют нормативным требованиям.
3
2
Испытания проводились в соответствии с «Методическими указаниями по определению морозостойкости бетона поверхностного слоя покрытий аэродромов» на автоматизированной установке, обеспечивающей понижение и выдерживание температуры воздушной среды в рабочем объеме камеры, равной -30°C. За критерий морозостойкости бетона принимался объем разрушения поверхностного слоя образцов, приведенный к площади испытываемой грани, в размере 0,04 см/см, что соответствует стандартным (ГОСТ 10060-95) критериям по потере массы в пересчете на одну грань. Испытания проводились в сравнении с NaCl.
Противогололедный реагент данного состава соответствует установленным требованиям ОСТ 54-0-830.74-99 по коррозионному воздействию на цементобетон.
Пример 2
Состав: 40% КА+5% ПГ+0,005% БТА+0,3% БН+0,05% ДГФН+0,5% ДЭАПМ+0,3% ДЭА+0,1% КПАВ+53,75% вода.
Из таблицы видно, что аналогом заявляемого состава с таким же значением температуры начала кристаллизации является 47%-ный раствор ацетата калия. Все индивидуальные компоненты с такими же концентрациями, как и в составе, имеют худшие показатели. Только при указанном сочетании компонентов состава достигается приведенный в таблице показатель при меньшем содержании плавящих солей, чем в 47%-ном растворе ацетата калия.
Равновесная плавящая способность жидких реагентов разного состава при -5°C
Равновесное значение плавящей способности при -5°C заявляемого состава равно 3,2 г/г. Аналогичное значение данного показателя имеет только 50%-ный раствор ацетата калия, сумма плавящий соединений в котором на 5% больше. Все индивидуальные компоненты с такими же концентрациями, как и в составе, имеют худшие показатели плавящей способности. С экономической и экологической точек зрения состав более предпочтителен, чем раствор ацетата калия.
Испытания на коррозионную активность состава по отношению к различным сплавам
При заявленном составе ингибитора показатели скорости коррозии различных материалов в среде реагента соответствуют нормативным требованиям.
Противогололедный реагент данного состава соответствует установленным требованиям ОСТ 54-0-830.74-99 по коррозионному воздействию на цементобетон.
Пример 3
Состав: 42% КА+5% ПГ+0,01% БТА+0,1% БН+0,01% ДГФН+0,3% ДЭАПМ+0,7%) ДЭА+0,01% КПАВ+51,87% вода.
Из таблицы видно, что аналогом заявляемого состава с таким же значением температуры начала кристаллизации является 48%-ный раствор ацетата калия. Все индивидуальные компоненты с такими же концентрациями, как и в составе, имеют худшие показатели. Только при указанном сочетании компонентов состава достигается приведенный в таблице показатель при меньшем содержании плавящих солей, чем в 48%-ном растворе ацетата калия.
Равновесное значение плавящей способности при -5°C заявляемого состава равно 3,3 г/г. Аналогичное значение данного показателя имеет только 52% раствор ацетата калия, сумма плавящий соединений в котором на 5% больше. Все индивидуальные компоненты с такими же концентрациями, как и в составе, имеют худшие показатели плавящей способности. С экономической и экологической точек зрения состав более предпочтителен, чем раствор ацетата калия.
При заявленном составе ингибитора показатели скорости коррозии различных материалов в среде реагента соответствуют нормативным требованиям.
Противогололедный реагент данного состава соответствует установленным требованиям ОСТ 54-0-830.74-99 по коррозионному воздействию на цементобетон.
Настоящее изобретение может быть использовано для подавления или уменьшения обледенения, или образования снега на различные рода поверхностях, в первую очередь поверхности взлетно-посадочных полос аэродромов с помощью противогололедных жидкостей.