Антиобледенительный состав

Антиобледенительный состав

Реферат

Изобретение относится к веществам, предназначенным для борьбы с гололедом и снегом на автомобильных и пешеходных дорогах, с обледенением промышленных, транспортных и иных конструкций. Кроме того, его можно использовать при транспортировке смерзающихся сыпучих грузов, для оттаивания замерзшей почвы и т.д.

Широко известны антиобледенительные составы на основе хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, в т.ч. на основе соли хлористого магния (MgCl₂) с различными ингибирующими добавками для снижения коррозионной активности. Например, антиобледенительный состав, содержащий хлорид магния (MgCl₂) и/или карналлит (KCl, MgCl₂), ингибирующую добавку в виде ацетата (или формиата) щелочного и/или щелочноземельного металла (Na и/или Ca), а также может содержать дополнительно диэтаноламин для дополнительного снижения коррозионной активности (патент РФ №2141500, 1998 г.) (1).

Этот препарат, как и все препараты на основе хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, имеет высокую коррозионную активность, а введение в него диэтаноламина при некотором снижении коррозионной активности значительно повышает стоимость, а самое главное его вреднее влияние на живую природу и экологию в целом. Использование данного состава в сухом виде создает неудобства в применении из-за его высокой гигроскопичности.

Известные антиобледенительные составы на основе природного бишофита, основу которого составляет шестиводный хлорид магния MgCl₂·6H₂O (90-96 масс.%), также содержат другие соли щелочных, щелочноземельных и редкоземельных металлов и более пятидесяти элементов таблицы Менделеева.

Наиболее близким к предлагаемому является антиобледенительный состав, состоящий из, масс.%:

- бишофит	20-40
- суперфосфат или динатрийфосфат	0,6-2,8
- вода	остальное

(патент РФ №1249057, 1984 г.) (2).

В этом препарате использование в качестве низкозамерзающей основы бишофита снижает разрушающее влияние состава на дорожные покрытия и угнетающее действие на растения, а за счет фосфатной добавки уменьшается его коррозионная активность.

Недостатком этой композиции является недостаточная температура обледенения состава, соответственно ограниченный температурный диапазон применения и достаточно высокая коррозионная активность.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности состава за счет снижения температуры его обледенения, повышения коэффициента сцепления для улучшения условия безопасности дорожного движения, снижения коррозионной активности по отношению к металлам и повышение его экологической безопасности.

Поставленная задача решается тем, что в противообледенительном составе, содержащем бишофит, фосфатную добавку и воду, он в качестве фосфатной добавки содержит гидрофосфат щелочного металла и дополнительно содержит ацетат щелочного и/или щелочноземельного металла, карбонат щелочного металла и тальк при pH раствора в пределах 6,5-8,5 ед. и плотности 1240-1260 кг/м³ при следующем соотношении компонентов, масс.%:

- бишофит	51,2-57,6
- ацетат щелочного и/или
щелочноземельного металла	0,5-3,0
- гидрофосфат щелочного металла	0,3-0,7
- карбонат щелочного металла	0,3-0,5
- тальк	0,01-0,05
- вода	остальное

Технический результат достигается, прежде всего, значительным увеличением количества бишофита в составе, что позволило снизить температуру обледенения до минус 51°С, т.е. повысить эффективность состава и расширить технические возможности в температурных условиях ниже минус 10°C.

Наличие в составе ацетата щелочного и/или щелочноземельного металла (например, Na, K, Ca, Mg) за счет гидрофильно-гидрофобной структуры и в смеси с бишофитом способствует более эффективному разрушению кристаллической структуры ледяных образований, что в свою очередь повышает эффективность состава.

Гидрофосфат щелочного металла (натрия или калия) является в составе эффективным ингибитором коррозии и обеспечивает антикоррозионную защиту металлических конструкций. При этом преимущественным является использование гидрофосфата калия, как экологически более ценного для живой природы, особенно в смеси с бишофитом.

Карбонат щелочного металла (натрия или калия) позволяет регулировать pH раствора в заданном интервале 6,5-8,5 ед., т.е. в области нейтральных значений, что в свою очередь снижает коррозионную агрессивность состава и повышает его экологическую безопасность. При этом преимущественным является использование карбоната калия (см. выше).

Предпочтительно использовать соединения калия, что оказывает благоприятное влияние на растительность и живую природу.

Мелкоизмельченный тальк необходим для повышения коэффициента сцепления и улучшения условия безопасности дорожного движения.

Состав готовят путем смешивания компонентов в расчетном объеме воды в соответствии с рецептурой (табл.1) с получением раствора с плотностью 1240-1260 кг/м³ и pH в пределах 6,5-8,5 ед.

В таблице 1 приведены варианты предлагаемого состава.

Таблица 1
Варианты предлагаемого состава
№ п/п	Компоненты	Количество, масс.%
А	Б	В
Плотность композиции, кг/м3	1240	1250	1260
1.	Бишофит	51,2	54,4	57,6
2.	Ацетат калия (как вариант)	3,0	1,8	0,6
3.	Гидрофосфат калия (как вариант)	0,3	0,5	0,7
4.	Карбонат калия (как вариант)	0,3	0,4	0,5
5.	Тальк	0,01	0,03	0,05
5.	Вода	Остальное

В таблице 2 приведены основные технические характеристики вариантов состава А, Б, В согласно таблице 1.

Таблица 2
Характеристика	Составы
А	Б	В
1. Плотность, кг/м3	1240	1250	1260
2. Температура обледенения, °C	-49	-50	-51
4. Коррозионная активность к углеродистой стали (ст.3, 10, 20) при 20°C, мм/год	0,128	0,122	0,118
5. Вязкость, мПа·с.	3,1	3,2	3,3
6. Коэффициент сцепления, ед.	0,428	0,425	0,422

Основным показателем, определяющим антиобледенительные качества состава, является его рабочий температурный диапазон, т.е. температура обледенения при смешивании исходного раствора с тающим льдом и снегом, в результате чего образуется водный раствор меньшей плотности.

В таблице 3 приведена температура обледенения растворов антиобледенителя различной концентрации и соответственно плотности.

Таблица 3
№ п/п	Разбавление водой (антиобледенитель: вода)	Плотность, водного раствора, кг/м3	Фактическая температура обледенения, °C
1	Выпускаемый концентрат	1250	-51
2	3:1	1190	-45
3	2:1	1165	-36
4	1,5:1	1150	-30
5	1:1	1125	-22
6	1:2	1085	-11
7	1:3	1065	-7
8	1:4	1050	-5
9	1:5	1045	-4

Как видно из табл.3, состав эффективно работает при разбавлении водой в соотношении 1:1 в температурных условиях до минус 22°C в соотношении 1:2 - до минус 11°C, а при ощутимом разбавлении водой 1:5 - до минус 4°C.

В таблице 4 приведены технические характеристики рабочих растворов антиобледенителя

Таблица 4
Характеристика	Составы
1	2	3	4	5
1. Плотность, кг/м3	1100	1125	1150	1175	1190
2. Температура замерзания, °C	-13	-22	-30	-40	-45
3. Вязкость, мПа·с.	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2
4. Коэффициент сцепления, ед.	0,452	0,448	0,452	0,448	0,438

В таблице 5 приведены результаты опытных испытаний предлагаемого состава, где была определена норма его расхода в зависимости от вида зимней скользкости на 1 м² дороги и температуры окружающей среды при наличии 1 мм осадков в пересчете на воду (1 мм атмосферных осадков на площади 1 м² равен 1 кг отложений или 1 л воды).

Предлагаемый антиобледенительный состав обеспечивает низкую температуру обледенения, имеет низкую коррозионную активность, не оказывает отрицательного влияния (по сравнению с аналогами) на живую природу (растительность и живые организмы), не разрушает дорожные покрытия и строительные конструкции.

По результатам испытаний (табл.3, 4, 5) установлено, что наиболее эффективным и экономичным является использование данного состава при температуре воздуха не ниже минус 20°C.

Антиообледенительный состав, содержащий бишофит, фосфатную добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве фосфатной добавки он содержит гидрофосфат щелочного металла, и дополнительно содержит ацетат щелочного и/или щелочноземельного металла, карбонат щелочного металла и тальк, при pH раствора в пределах 6,5-8,5 ед. и плотности 1240-1260 кг/м³, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

бишофит	51,2-57,6
ацетат щелочного и/или щелочноземельного металла	0,5-3,0
гидрофосфат щелочного металла	0,3-0,7
карбонат щелочного металла	0,3-0,5
тальк	0,01-0,05
вода	остальное