СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ
METHOD OF OBTAINING ANTIFOULING LIQUID

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению противообледенительной жидкости, используемой для наземной противообледенительной защиты самолетов.
Защита поверхности самолета при нанесении на нее противообледенительной жидкости осуществляется за счет удаления снежно-ледяных отложений с поверхностей самолета и последующего предотвращения их образования в течение определенного времени (время защитного действия).
Известны способы получения противообледенительной жидкости на основе водных растворов бетаинов - внутренних солей триалкилзамещенных аминокислот (EP 1034231 B1), в том числе путем смешения водных растворов бетаинов и ацетата или формиата щелочного металла (US 2013140484 A1).
Недостатком известных способов является низкая эффективность полученных составов на основе бетаинов при использовании их для противообледенительной защиты самолетов, высокая стоимость бетаинов, а также их непредсказуемая токсичность: от очень низкой до очень высокой (Галкина И.В. и др. Элементоорганические бетаины. Учебное пособие. Казань, 2007, С. 1-3).
Известен также способ получения противообледенительной жидкости, представляющей собой смесь водных растворов сукцината калия, формиата калия и ацетата калия, которую получают, по меньшей мере, частично, из ферментационной питательной среды, включающей источник углевода и продуцирующий карбоновую кислоту микроорганизм - Aspergillus niger, Corynebacterium glutamicum, Escherichia coli и др. (EP 2281024 A4).
Недостатком известного способа является его сложность и низкая эффективность полученной противообледенительной жидкости при использовании ее для защиты самолетов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения противообледенительной жидкости, включающий смешение калиевой соли насыщенной одноосновной карбоновой кислоты с пропиленгликолем, глицерином, ингибиторами коррозии, поверхностно-активным веществом на основе оксиэтилированных алкилфенолов и водой (RU 2221833 C1 - прототип). Согласно способу-прототипу противообледенительную жидкость получают одновременным смешением сухих ингредиентов с водой.
Противообледенительная жидкость, полученная способом-прототипом, относится к противообледенительным жидкостям типа I (противообледенительные жидкости подразделяются на жидкости типа I - жидкости ньютоновского типа и жидкости типов II, III и IV - неньютоновские жидкости).
Противообледенительные жидкости типа I испытывают и одобряют для самолетов со скоростью начала подъема передней стойки на взлете не менее 120 км/час. Характеристики противообледенительных жидкостей типа I представлены в международном стандарте ISO 11075 и в спецификации AMS 1424 международной общественной организации инженеров SAE. Противообледенительные жидкости типа I расплавляют снежно-ледяные отложения с поверхности самолета, обеспечивают минимальное время защитного действия. При двухэтапной противообледенительной обработке применение противообледенительной жидкости типа I на первом этапе обработки поверхности самолетов осуществляется с целью удаления крупных снежно-ледяных образований и с целью экономии дорогостоящей противообледенительной жидкости типа IV, а также является наиболее целесообразным, поскольку обеспечивает, по меньшей мере, частичный смыв остатков противообледенительных жидкостей типов II и IV, примененных ранее, и препятствует накоплению сухих остатков противообледенительных жидкостей с возможным образованием гелеобразных отложений (ГОСТ Ρ 54264-2010 «Система технического обслуживания и ремонта авиационной техники. Методы и процедуры противообледенительной обработки самолетов». -М.: Стандартинформ, 2012).
Недостатком способа-прототипа является недостататочно высокая расплавляющая способность полученной противообледенительной жидкости.
Техническая задача предлагаемого изобретения - создание способа получения противообледенительной жидкости, лишенного указанного недостатка.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в значительном повышении расплавляющей способности полученной противообледенительной жидкости.
3
3
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения противообледенительной жидкости, включающем смешение калиевой соли насыщенной одноосновной карбоновой кислоты с пропиленгликолем, глицерином, ингибиторами коррозии, поверхностно-активным веществом на основе оксиэтилированных алкилфенолов и водой, предварительно путем прямого синтеза готовят водный раствор калиевой соли насыщенной одноосновной карбоновой кислоты, выбранный из группы, включающей: водный раствор формиата калия, имеющий плотность 1,10-1,40 г/см, водный раствор ацетата калия, имеющий плотность 1,12-1,30 г/см, и их смесь, а также предварительно готовят 1,5-2,5%-ный водный раствор ингибиторов коррозии, раствор 5,0 мас.ч. пропиленгликоля с 0,9-1,1 мас.ч. глицерина и 18-22%-ный водный раствор поверхностно-активного вещества, а смешение осуществляют путем введения ингредиентов в водный раствор калиевой соли насыщенной одноосновной карбоновой кислоты при постоянном перемешивании в следующей последовательности: водный раствор ингибиторов коррозии, раствор пропиленгликоля с глицерином, водный раствор поверхностно-активного вещества, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
водный раствор ингибиторов коррозии
9-11
раствор пропиленгликоля с глицерином
11-13
водный раствор поверхностно-активного вещества
0,08-0,120
водный раствор калиевой соли насыщенной одноосновной карбоновой кислоты - остальное.
В качестве поверхностно-активного вещества на основе оксиэтилированных алкилфенолов могут быть использованы любые оксиэтилированные алкилфенолы, в том числе имеющиеся в продаже технические смеси полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов - неонолы (http://elarum.ru/info/standards/tu-2483-077-05766801-98/).
В качестве ингибиторов коррозии могут быть использованы любые ингибиторы коррозии, применяемые в составах противообледенительных жидкостей, в том числе составы на основе солей фосфорной кислоты, нитрит натрия, бензоат натрия, жидкое стекло, бензотриазол, триэтаноламин, в частности смеси, описанные в RU 2221833 C1.
3
3
3
Водный раствор калиевой соли насыщенной одноосновной карбоновой кислоты получают путем прямого синтеза из водных растворов муравьиной и/или уксусной кислот и едкого кали, либо любым другим способом (например, как описано в RU 2142491 C1). Концентрация сухих солей в водных растворах определяется их плотностью - плотность водного раствора формиата калия 1,10-1,40 г/см, плотность водного раствора ацетата калия 1,12-1,30 г/см. Смесь водных растворов ацетата и формиата калия может быть приготовлена в любом их соотношении, т.к. технический результат в равной степени достигается как при использовании водного раствора любой из указанных индивидуальных солей, так и при использовании водного раствора смеси этих солей. Плотность водного раствора смеси солей соответственно будет иметь значения от более 1,10 до менее 1,40 г/см.
Примеры 1-10
Согласно изобретению осуществляют предварительное приготовление имеющих состав в вышеуказанных интервалах: водного раствора ингибиторов коррозии, раствора пропиленгликоля с глицерином и водного раствора поверхностно-активного вещества. Предварительное приготовление указанных растворов можно осуществлять при температуре 0-60°C.
Согласно изобретению смешение предварительно приготовленных растворов с водным раствором калиевой соли насыщенной одноосновной карбоновой кислоты осуществляют путем введения их в водный раствор калиевой соли насыщенной одноосновной карбоновой кислоты при постоянном перемешивании и в следующей последовательности: водный раствор ингибиторов коррозии, раствор пропиленгликоля с глицерином, водный раствор поверхностно-активного вещества. Ингредиенты вводят в следующих соотношениях, мас.%:
водный раствор ингибиторов коррозии
9-11
раствор пропиленгликоля с глицерином
11-13
водный раствор поверхностно-активного вещества
0,08-0,120
водный раствор калиевой соли насыщенной одноосновной карбоновой кислоты - остальное.
В качестве водного раствора калиевой соли насыщенной одноосновной карбоновой кислоты используют водные растворы, полученные прямым синтезом из водных растворов муравьиной кислоты и едкого кали, из уксусной кислоты и едкого кали и из смеси уксусной и муравьиной кислот и едкого кали, имеющие плотность в вышеуказанных пределах.
В качестве ингибиторов коррозии используют смесь ингибиторов по п. 3 формулы изобретения RU 2221833 C1.
В качестве поверхностно-активного вещества используют Неонол (http://elaram.ru/info/standards/tu-2483-077-05766801-98/).
Противообледенительная жидкость, получаемая способом согласно предлагаемому изобретению, как и получаемая способом-прототипом, относится к противообледенительным жидкостям типа I и имеет следующие показатели:
Температура вспышки, °C (ГОСТ 6356-82) - не ниже 100
Температура замерзания, °C (ГОСТ 18995.5-73):
а) без разбавления водой - не выше минус 55
б) при разбавлении водой 1:1 по объему - не выше минус 20
2
Кинематическая вязкость при 20°C, мм/с (ГОСТ 33-82) - не более 25
Противообледенительные свойства:
а) испытания при высокой влажности (HHET) - не менее 20 минут
б) испытание в условиях замерзающего дождя - не менее 3 мин.
Примеры 11-18 (сравнительные эксперименты)
Получение противообледенительной жидкости осуществляют с различным количественным составом ингредиентов по примерам 1-10, но при одновременном введении предварительно приготовленных растворов (пример 11-14) и при введении ингредиентов в последовательности, соответствующей примерам 1-10, но без предварительного приготовления растворов (пример 15-18).
В таблице представлены показатели расплавляющей способности противообледенительных жидкостей, полученных по способу-прототипу, по предлагаемому способу (примеры 1-10) и в сравнительных экспериментах (примеры 11-18). Определение расплавляющей способности осуществлялось по методу, описанному в RU 2221833 C.