Антигололедная композиция

Антигололедная композиция

Реферат

Изобретение относится к области геокриологии, в частности к способам получения антигололедных реагентов, находящим различное применение, основным из которых является использование для предотвращения и удаления гололеда на взлетно-посадочных полосах и рулежных дорожках аэродромов в различных погодно-климатических условиях.

Известна антигололедная композиция (патент RU 2285028), которая содержит ацетат калия, ацетат натрия, едкий калий, гликоль, а также уротропин и воду. Данная композиция обладает достаточно высокой вязкостью, обеспечивающей возможность нанесения большого - ее количества, высокой проплавляющей способностью, ингибированием коррозии металлов, высокой стабильностью технико-эксплуатационных параметров. Основным недостатком композиции является использование экологически небезопасных едкого калия и гликолей, а также ацетата натрия, обладающего низкой проплавляющей способностью.

В патенте RU 2293755 представлен антиобледенительный состав, который содержит мочевину, головную фракцию этилового спирта, триэтаноламин и воду. Технический результат - повышение коррозионной стойкости при сохранении высокой плавящей способности, снижение токсичности. Недостаток - увеличение себестоимости композиции за счет использования этанола.

Противообледенитель, представленный авторами патента RU 2291888, содержит ацетат или формиат щелочного металла, алкил(поли)гликозид, антивспениватель, ингибитор коррозии и воду. В качестве солей используются ацетаты и формиаты натрия либо калия, в качестве антивспенивателя - полисилоксан, а ингибитора коррозии - фосфат, борат и/или силикат щелочного металла. Технический результат - пролонгированное действие композиции. Недостаток - использование алкил(поли)гликозидов и натриевых солей уксусной и муравьиной кислот, которые обладают невысокой проплавляющей способностью.

Похожий состав представлен в изобретении RU 2277568. Средство содержит формиат щелочного металла, поверхностно-активное вещество, антивспениватель, ингибитор коррозии и воду.

Противогололедная жидкость (патент RU 2219215) включает бензоат натрия, смесь тринатрийфосфата и динатрийфосфата, нитрит натрия, жидкое стекло, глицерин, предварительно обработанный серной кислотой, водный раствор ацетата калия. Технический результат - получение экологически безопасной композиции, обеспечивающей низкие коррозионные потери. Недостатки - использование жидкого стекла, поскольку в процессе хранения оно коагулируется, что приводит к непригодности последующего использования; использование горючего глицерина.

Существуют композиции для предотвращения обледенения, состоящие из формиата натрия, карбамида, углекислого калия. Композиция дополнительно может содержать речной песок и воду. Состав имеет низкую температуру эвтектики (-35°C), обеспечивает длительное предупреждение образования наледи, сокращается расход средства для таяния снега и льда, хорошо транспортируется, имеет длительный срок хранения и не приводит к загрязнению окружающей среды (патент RU 2221002). Недостаток - использование речного песка. Данная композиция больше подходит для очистки шоссейных дорог и тротуаров, но никак не для очистки взлетно-посадочных полос аэродромов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой антигололедной композиции является композиция на основе трехкомпонентной системы: ацетат калия, формиат калия и вода (В.П. Данилов и др. Низкотемпературные противогололедные композиции в водно-солевых системах, включающих ацетаты и формиаты. ВИАМ / 2010-205711). Массовое соотношение солей составляет 1:1, концентрация солей в растворе - 50% (масс). Показано, что данная композиция образует эвтектику со льдом при температуре -66°C и характеризуется невысокой плавящей способностью по отношению ко льду в интервале температур -5…-50°C.

Техническим результатом изобретения являлось создание антигололедной композиции, которая обладает следующими характеристиками: высокой проплавляющей способностью льда и наледи в любых погодно-климатических условиях, пролонгированным действием, низкой себестоимостью, хорошими экологическими характеристиками.

Технический результат достигается тем, что антигололедная композиция, состоящая из ацетата калия, формиата калия и воды, дополнительно содержит мочевину при следующем соотношении компонентов: ацетата калия (5-30% масс.), формиата калия (5-30% масс.), мочевины (5-25% масс.), воды (остальное), причем концентрация компонентов в растворе составляет 35-75% масс., а плавление льда осуществляется в интервале -28…-75°C.

Предложенную антигололедную композицию получают при комнатной температуре следующим образом: в емкость помещают воду, затем последовательно при перемешивании вносят каждый компонент.

Основными отличительными результатами предлагаемой композиции являются:

1. Снижение рабочей температуры плавления льда до -75°C.

2. Снижение расхода антигололедной композиции.

3. Использование доступных реагентов для получения антигололедной композиции.

4. Используемые для создания композиции реагенты растворимы в воде и подвержены биодеструкции.

Пример выполнения композиции

При проведении исследований использовали ацетат и формиат калия квалификации х.ч. Заданные показатели квалификации солей достигали путем выпаривания воды на фарфоровой чашке и последующим хранением солей в вакуумном эксикаторе.

Определение температуры кристаллизации

Метод заключается в том, что испытуемую жидкость охлаждают и фиксируют температуру, при которой невооруженным глазом можно заметить помутнение как признак начала кристаллизации.

Для проведения испытаний первоначально растирают в ступке соли и мочевину в заданном массовом соотношении, затем полученную смесь разбавляют водой в объемном соотношении 1:1. Исследования проводили в специальном приборе из термостойкого стекла, снабженного термометром и мешалкой, при интенсивном перемешивании. В качестве охлаждающего агента использовали жидкий азот. Прибор помещают в сосуд Дьюара, заполненный Хладагентом. Температуру охлаждающей смеси поддерживают на заданном уровне в течение всего испытания. При приближении температуры испытуемой жидкости к ожидаемой температуре начала кристаллизации (за 5-10°C) прибор охлаждающей смеси периодически (через каждые 3-5 мин) вынимают и наблюдают в проходящем свете состояние испытуемой жидкости. Продолжительность наблюдения за помутнением испытуемой жидкости от начала извлечения прибора из охлаждающей смеси до погружения его обратно в смесь должна быть не более 12 с. Температура, при которой появляется помутнение в виде легкого облачка, образующегося около мешалки, фиксируется как температура начала кристаллизации.

Пример 1. 5% масс. ацетата калия, 5% масс., формиата калия, 25% масс. мочевины, вода.

Пример 2. 10% масс. ацетата калия, 10% масс. формиата калия, 10% масс. мочевины, вода.

Пример 3. 10% масс. ацетата калия. 10% масс. формиата калия, 20% масс. мочевины, вода.

Пример 4. 10% масс. ацетата калия, 10% масс. формиата калия, 25% масс. мочевины, вода.

Пример 5. 15% масс. ацетата калия, 15% масс. формиата калия. 5% масс. мочевины, вода.

Пример 6. 15% масс. ацетата калия, 15% масс. формиата калия, 10% масс. мочевины, вода.

Пример 7. 15% масс. ацетата калия, 15% масс. формиата калия, 20% масс. мочевины, вода.

Пример 8. 15% масс. ацетата калия, 15% масс. формиата калия, 25% масс. мочевины, вода.

Пример 9. 20% масс. ацетата калия, 20% масс. формиата калия, 5% масс. мочевины, вода.

Пример 10. 20% масс. ацетата калия, 20% масс. формиата калия, 10% масс. мочевины, вода.

Пример 11. 20% масс. ацетата калия, 20% масс. формиата калия, 15% масс. мочевины, вода.

Пример 12. 20% масс. ацетата калия, 20% масс. формиата калия, 20% масс. мочевины, вода.

Пример 13. 20% масс. ацетата калия, 20% масс. формиата калия, 25% масс. мочевины, вода.

Пример 14. 25% масс. ацетата калия, 25% масс. формиата калия, 5% масс. мочевины, вода.

Пример 15. 25% масс. ацетата калия, 25% масс. формиата калия, 10% масс. мочевины, вода.

Пример 16. 25% масс. ацетата калия, 25% масс. формиата калия, 25% масс. мочевины, вода.

Пример 17. 30% масс. ацетата калия, 30% масс. формиата калия, 5% масс. мочевины, вода.

Пример 18. 30% масс. ацетата калия, 30% масс. формиата калия. 10% масс. мочевины, вода.

Пример 19. 30% масс. ацетата калия, 30% масс. формиата калия, 15% масс. мочевины, вода.

Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1
Результаты испытаний антигололедной композиции.
Антигололедная композиция	Температура плавления льда, °C
Пример 1.	-28
Пример 2.	-34
Пример 3.	-39
Пример 4.	-37
Пример 5.	-44
Пример 6.	-48
Пример 7.	-55
Пример 8.	-60
Пример 9.	-56
Пример 10.	-63
Пример 11.	-67
Пример 12.	-71
Пример 13.	-75
Пример 14.	-62
Пример 15.	-65
Пример 16.	-74
Пример 17.	-54
Пример 18.	-56
Пример 19.	-58

Класс соединений: для нанесения на поверхность с целью предотвращения или уменьшения налипания на нее льда, тумана или воды; для нанесения материалов на поверхности с целью предотвращения обледенения или для оттаивания.

Антигололедная композиция для плавления льда в интервале -28…-75°C, состоящая из ацетата калия, формиата калия и воды, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит мочевину, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ацетат калия	5-30
формиат калия	5-30
мочевина	5-25
вода	остальное,

причем концентрация компонентов в растворе составляет 35-75 мас.%.