CN106350010A

CN106350010A - 一种环境友好的机场道面除冰防冰剂及制备方法

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Publication number: CN106350010A
Application number: CN201610692189.4A
Authority: CN
Inventors: 罗淑文; 韦勇强; 周洪; 谢麟
Original assignee: CHENGDU NEWAVE AEROCHEMICAL Co Ltd; Second Research Institute of CAAC
Current assignee: CHENGDU NEWAVE AEROCHEMICAL Co Ltd; Second Research Institute of CAAC
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2017-01-25

Abstract

本发明属于道面除冰防冰剂技术领域，具体涉及一种环境友好的腐蚀性小的适用于机场道面的除冰防冰剂及其制备方法，包括C1‑C4有机酸盐和复合缓蚀剂，所述C1‑C4有机酸盐为甲酸、乙酸、丙酸、乳酸和琥珀酸的钾盐或钠盐中的一种或多种，所述复合缓蚀剂包含水溶性硅化合物和多元有机羧酸盐。本发明所述的道面除冰防冰剂，对飞机材料安全，尤其是高效抑制反复接触除冰剂的镀镉钢部件的腐蚀，满足机场道面除冰剂现行有效的国际通用标准AMS 1431和AMS 1435的所有适航要求，特别适用于机场道面除冰防冰。

Description

一种环境友好的机场道面除冰防冰剂及制备方法

技术领域

本发明属于道面除冰防冰剂技术领域，具体涉及一种环境友好的腐蚀性小的适用于机场道面的除冰防冰剂及其制备方法。

背景技术

在冰雪气象条件下，当机场积雪、结冰以后，不仅显著降低跑道、滑行道和停机坪的摩擦系数，积雪还可能覆盖起降标记、道面路标等，严重威胁着飞机的正常滑行、起降。因此，机场道面除冰防冰是航空行业保持冬季运行安全必不可少的活动之一。如今，确保飞机冬季飞行安全行之有效的方法是使用化学除冰剂除去和防止机场道面冰和雪的形成。

目前，国内外机场使用最为广泛机场道面除冰剂的冰点降低剂成份为有机酸盐，引入适当缓蚀剂成分组成机场道面除冰剂。为提高恶劣天气条件下的除防冰效果，通常是固体型和液体型除冰剂结合使用，这样既可以减少除冰剂的使用量，节约成本，又可以降低对环境的危害。基于机场道面除冰剂对飞机材料腐蚀的多样性和复杂性，单一的缓蚀剂成分往往很难解决除冰剂对飞机多种金属材料的腐蚀特性，尤其是现场报告不断指出飞机起落架、连接件等镀镉部件接触有机酸盐除冰剂遭受损害，国际通用的两个机场道面除冰剂标准AMS 1431机场道面固体除冰防冰剂和AMS 1435机场道面除冰防冰液最新修订版本中均增加了对镀镉钢进行循环腐蚀测试的适航要求，即除了按ASTM F 1111全浸腐蚀测试外，还需按AIR 6130进行循环腐蚀测试。AIR 6130是一项比ASTM F 1111测试条件更苛刻，更真实的反映飞机镀镉部件在使用过程中反复接触到除冰剂的损坏情况，能更有效地保障冬季航空运行安全。可见，研发满足最新标准要求的机场道面除冰剂的主要目标是研发高效的缓蚀剂，抑制碱金属低级有机酸盐对飞机材料尤其是镀镉钢的腐蚀。

以有机酸盐为冰点降低剂的道面除冰剂中引入缓蚀剂的相关专利报道较多，侧重解决除冰剂对某些金属材料的腐蚀。USP 6059989 公开了一种的道面除冰剂，其缓蚀剂成分由硅酸盐和磷酸盐组成，解决对镁合金的腐蚀问题。USP 6673261公开了一种单一缓蚀剂即硅酸盐的除冰剂组成，符合AMS 1431B的适航要求。EP 1333081公开了一种硅酸盐、磷酸盐以及三唑类化合物等组成的机场道面除冰防冰液，可有效降低除冰剂对碳刹车的催化氧化腐蚀。EP 1516899公开了一种环境友好的道面除冰液，缓蚀剂由包含C1-C4的烷基磷酸与锌离子的混合物和多聚糖类化合物组成，解决对铜、碳钢、镀锌钢的全浸腐蚀问题。USP7655153公开了一种包含醋酸钾、硅酸盐、葡萄糖酸钠和甲基苯三唑钠盐等组成除冰液，解决镀锌钢腐蚀问题。CN 201110270365.2 公开了一种甲酸型融雪剂，缓蚀体系由硅酸盐、偏铝酸钠、碳酸钠和含磷酰基团的有机磷酸盐组成，按AMS 1431C评估其适航性能。从以上专利中可以发现有机酸盐道面除冰剂中无机硅酸盐是最为常用的缓蚀剂，无机硅酸盐价廉、无毒、环保，引入量足够时对多种金属有保护作用，但易受盐含量、pH值等的影响而降低其储存稳定性和缓蚀性能，单一的无机硅酸盐也很难保证对飞机多种金属材料的缓蚀，通常会引入含磷化合物以及其它成分，进一步提高对多种金属材料的缓蚀，而磷化合物的大量使用会造成土壤特别是水源的富营养化，受到环保要求的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环境友好的机场道面除冰防冰剂，对飞机材料安全，尤其是高效抑制反复接触除冰剂的镀镉部件的腐蚀，满足机场道面除冰剂现行有效的国际通用标准AMS 1431和AMS 1435的所有适航要求。

一种环境友好的机场道面除冰防冰剂，其特征在于：包括C1-C4有机酸盐和复合缓蚀剂，所述C1-C4有机酸盐为甲酸、乙酸、丙酸、乳酸和琥珀酸的钾盐或钠盐中的一种或多种，所述复合缓蚀剂包含水溶性硅化合物和多元有机羧酸盐。

所述水溶性含硅化合物为碱金属硅酸盐、有机改性硅酸盐和硅氧烷酮中的一种或多种；所述多元有机羧酸盐为C₆-C₁₁一元或二元羧酸和C₂₁三元羧酸的钾盐、钠盐或胺盐中的一种或多种。

所述一种环境友好的机场道面除冰防冰剂为固体型，在固体除冰防冰剂中包含以下质量份数的成分：C1-C4有机酸盐95-99，水溶性含硅化合物0.30~3.0，多元有机羧酸盐0.10~2.0。

所述一种环境友好的机场道面除冰防冰剂为液体型，在液体除冰剂中包含以下质量份数的成分：C1-C4有机酸盐45~55，水溶性含硅化合物0.01~0.3，多元有机羧酸盐0.01~0.2，水45-55。

所述水溶性含硅化合物中碱金属硅酸盐为偏硅酸、二硅酸和水玻璃的钾盐或钠盐；所述有机改性硅酸盐为醇醚改性硅酸盐、硅氧烷-硅酸盐共聚物和硅酮-硅酸盐共聚物；所述硅氧烷酮为有机硅氧烷金属盐、硅酮和硅氧烷-硅酮共聚物。

所述多元有机羧酸盐中C₆-C₁₁一元或二元羧酸盐为苯甲酸、葡萄糖酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、碳十一酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、碳十一二元酸的钾盐、钠盐或胺盐；所述的C₂₁三元羧酸为C₂₁三嗪类三羧酸的钾盐、钠盐或胺盐。

进一步地，还包含唑类化合物，所述唑类化合物为巯基苯并噻唑、巯基苯并咪唑、氨基苯并咪唑、甲基苯并咪唑、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和甲基苯并三氮唑衍生物中的一种或多种。

所述唑类化合物在固体除冰剂中的质量份数为0.01~0.5。

所述唑类化合物在液体除冰剂中的质量份数为0.01~0.1。

本发明所述的固体型道面除冰防冰剂的制备方法，其特征在于将所述的C1-C4有机酸盐和复合缓蚀剂机械混合均匀后，采用干法挤压造粒，筛分得到1-6mm的固体型除冰剂颗粒。

所述的液体型道面除冰防冰剂的制备方法，其特征在于先将C1-C4有机酸盐按计量配制成一定浓度水溶液，然后按已计量的复合缓蚀剂各成分逐项加入或者将按已计量的复合缓蚀剂各成分配成一定浓度的水溶液加入其中，搅拌混合均匀，即成液体型道面除冰防冰剂。

本发明中，上述各优选技术特征在不违背本领域常识的前提下可任意组合，即得本发明的各较佳实例。

本发明的优点在于：

1、本发明所述的道面除冰防冰剂，对飞机材料安全，尤其是高效抑制反复接触除冰剂的镀镉钢部件的腐蚀，满足机场道面除冰剂现行有效的国际通用标准AMS 1431和AMS 1435的所有适航要求，特别适用于机场道面除冰防冰。

2、本发明所述的道面除冰防冰剂，即可以是固体型也可以是液体型，缓蚀剂成分相同，在机场结合使用固体型和液体型除冰剂时，不会因为缓蚀剂成分不相容而降低其缓蚀性能的问题。

3、本发明所述的道面除冰防冰剂，不含磷化合物，不会造成机场周围水体富营养化，更为环境友好，符合我国环境保护发展要求。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

甲酸钠97.0，二硅酸钠1.5，壬二酸钾1.0，苯并三氮唑0.5

实施例2

乙酸钠97.5，偏硅酸钠 1.8，苯甲酸钠0.5，巯基苯并咪唑0.1

实施例3

甲酸钠55.0，乙酸钠40.0，二硅酸钠 3.0，葡萄糖酸钠1.5，癸二酸氢钾0.5

实施例4

乙酸钠77.25，丙酸钠20.0，醇醚改性硅酸盐1.5，碳十一二羧酸钠1.2，巯基苯并噻唑0.05

实施例5

甲酸钠86.0，琥珀酸钠10.0，硅酮改性硅酸盐0.3，C₂₁三嗪类三元聚羧酸胺3.2%，碳十一二酸胺0.5

实施例1～5的生产操作顺序为：先将C1-C4有机酸盐与复合缓蚀剂机械混合均匀后，采用干法挤压造粒，筛分得到1-6mm的固体除冰剂颗粒。其中所述的数据为各组分在除冰剂中的质量份数。

实施例6

甲酸钾55.0，硅氧烷酮-硅酮共聚物0.3，C₂₁三嗪类三聚羧酸0.2，水44.5

实施例7

乙酸钾52.0，水玻璃0.3，癸二酸氢钾0.05，苯甲酸钠0.03，甲基苯并三氮唑衍生物0.01，水47.61

实施例8

乙酸钾38.0，琥珀酸钾10.0，醇醚改性硅酸盐0.03，水玻璃0.01，碳十一二元酸钾0.05，苯甲酸钠0. 1，氨基苯并咪唑0.05，水51.76

实施例9

甲酸钾30.0，丙酸钠15.0，五水偏硅酸钠0.1，醇醚改性硅酸盐0.02，壬酸钾0.05，甲基苯并三氮唑0. 05，水54.78

实施例10

甲酸钾30.0，乙酸钾20.0，醇醚改性硅氧烷0.01，葡萄糖酸钠0.3，壬二酸钾0.01，甲基苯并三氮唑衍生物0.03，水49.65

实施例6～10的生产操作顺序为：先将C1-C4有机酸盐按计量配制成一定浓度水溶液，然后按已计量的复合缓蚀剂各成分逐项加入或者将按已计量的复合缓蚀剂各成分配成一定浓度的水溶液加入其中，搅拌混合均匀，即成液体型机场道面除冰防冰剂。其中所述的数据为各组分在除冰剂中的质量份数。

实施例11

分别按ASTM F 483进行全浸腐蚀试验，其中实施例1-5除冰剂按稀释液浓度15%进行测试，实施例6-10按原液进行测试，试验结果的质量变化如表1中所列值。

表1.全浸腐蚀质量变化

实施例12

对实施例1、2、3、4、6、8、9和10按ASTM F 1111和AIR 6130对镀镉钢试件分别进行全浸腐蚀和循环腐蚀测试，其中实施例1、2、3和4除冰剂按稀释液浓度15%，实施例6、8、9和10按原液进行测试，试验结果如表2中所列值。

表2.镀镉钢腐蚀测试质量变化

实施例13

对实施例3和实施例4的15%稀释液、实施例8和10的原液分别按ASTM F 1110进行的夹层腐蚀、按ASTM F 519进行氢脆、按ASTM F 945进行的抗应力腐蚀测试、按ASTM F 485进行的对未涂层表面的影响、按ASTM F 502进行的对涂层表面的影响和按ASTM F 484进行的对透明塑料的影响测试，实验结果均满足AMS 1431D和AMS 1435C适航要求。

实施例14

对实施例3和实施例8按ASTM C 672进行的道面混凝土抗剥落性测试，测试结果对混凝土表面剥落状况均为1级。

对实施例3和实施例8按LFV 方法2-98进行的沥青混凝土抗降解性测试，测试结果对沥青混凝土试件粘结强度下降分别为空白试件的85%和95%。

本发明的机场道面除冰防冰剂的适航测试依据现行有效的标准AMS 1431D和AMS1435C要求进行，测试方法和测试项目包括对飞机金属材料的腐蚀测试如按ASTM F 1110进行的夹层腐蚀、按ASTM F 483进行的全浸腐蚀、分别按ASTM F 1111和AIR 6130进行的镀镉钢全浸腐蚀和循环腐蚀、按ASTM F 519进行的氢脆、ASTM F 945进行的抗应力腐蚀测试以及对飞机非金属材料的腐蚀测试如按ASTM F 485进行的对未涂层表面的影响、按ASTM F502进行的对涂层表面的影响、按ASTM F 484进行的对透明塑料的影响测试，还包括对机场道面的影响如按ASTM C 672进行的道面混凝土抗剥落性测试和按LFV方法2-98进行的沥青混凝土抗降解性测试等。

实施例15

一种环境友好的机场道面除冰防冰剂包括C1-C4有机酸盐和复合缓蚀剂，所述C1-C4有机酸盐为甲酸、乙酸、丙酸、乳酸和琥珀酸的钾盐或钠盐中的一种或多种，所述复合缓蚀剂包含水溶性硅化合物和多元有机羧酸盐。

实施例16

实施例17

实施例18

实施例19

所述一种环境友好的机场道面除冰防冰剂为固体型，在固体除冰防冰剂中包含以下质量份数的成分：C1-C4有机酸盐95-99，水溶性含硅化合物0.30~3.0，多元有机羧酸盐0.10~2.0。所述水溶性含硅化合物中碱金属硅酸盐为偏硅酸、二硅酸和水玻璃的钾盐或钠盐；所述有机改性硅酸盐为醇醚改性硅酸盐、硅氧烷-硅酸盐共聚物和硅酮-硅酸盐共聚物；所述硅氧烷酮为有机硅氧烷金属盐、硅酮和硅氧烷-硅酮共聚物。

还包含唑类化合物，所述唑类化合物为巯基苯并噻唑、巯基苯并咪唑、氨基苯并咪唑、甲基苯并咪唑、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和甲基苯并三氮唑衍生物中的一种或多种。所述唑类化合物在固体除冰剂中的质量份数为0.01~0.5。

实施例20

还包含唑类化合物，所述唑类化合物为巯基苯并噻唑、巯基苯并咪唑、氨基苯并咪唑、甲基苯并咪唑、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和甲基苯并三氮唑衍生物中的一种或多种。所述唑类化合物在液体除冰剂中的质量份数为0.01~0.1。

实施例21

所述一种环境友好的机场道面除冰防冰剂为固体型，在固体除冰防冰剂中包含以下质量份数的成分：C1-C4有机酸盐99，水溶性含硅化合物0.30，多元有机羧酸盐2.0。

实施例22

所述一种环境友好的机场道面除冰防冰剂为固体型，在固体除冰防冰剂中包含以下质量份数的成分：C1-C4有机酸盐95，水溶性含硅化合物3.0，多元有机羧酸盐0.10。

实施例23

所述一种环境友好的机场道面除冰防冰剂为固体型，在固体除冰防冰剂中包含以下质量份数的成分：C1-C4有机酸盐97，水溶性含硅化合物1.8，多元有机羧酸盐1.2。

实施例24

所述一种环境友好的机场道面除冰防冰剂为液体型，在液体除冰剂中包含以下质量份数的成分：C1-C4有机酸盐55，水溶性含硅化合物0.01，多元有机羧酸盐0.2，水45。

实施例25

所述一种环境友好的机场道面除冰防冰剂为液体型，在液体除冰剂中包含以下质量份数的成分：C1-C4有机酸盐45，水溶性含硅化合物0.3，多元有机羧酸盐0.01，水55。

实施例26

所述一种环境友好的机场道面除冰防冰剂为液体型，在液体除冰剂中包含以下质量份数的成分：C1-C4有机酸盐50，水溶性含硅化合物0.1，多元有机羧酸盐0.13，水51。

Claims

1.一种环境友好的机场道面除冰防冰剂，其特征在于：包括碱金属低级有机酸盐和复合缓蚀剂，所述的碱金属低级有机酸盐为甲酸、乙酸、丙酸、乳酸和琥珀酸的钾盐或钠盐中的一种或多种；所述复合缓蚀剂包含水溶性硅化合物和多元有机羧酸盐。

2.根据权利要求1所述的一种环境友好的机场道面除冰防冰剂，其特征在于：所述水溶性含硅化合物为碱金属硅酸盐、有机改性硅酸盐和硅氧烷酮中的一种或多种；所述多元有机羧酸盐为C₆-C₁₁一元或二元羧酸和C₂₁三元羧酸的钾盐、钠盐或胺盐中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种环境友好的机场道面除冰防冰剂，其特征在于：所述一种环境友好的机场道面除冰防冰剂为固体型，在固体型除冰剂中包含以下质量份数的成分：C1-C4有机酸盐95～99，水溶性含硅化合物0.3~3.0，多元有机羧酸盐0.1~2.0。

4.根据权利要求2所述的一种环境友好的机场道面除冰防冰剂，其特征在于：所述一种环境友好的机场道面除冰防冰剂为液体型，在液体型除冰剂中包含以下质量份数的成分：C1-C4有机酸盐45～55，水溶性含硅化合物0.01~0.3，多元有机羧酸盐0.01~0.2，水45-55。

5.根据权利要求2所述的一种环境友好的机场道面除冰防冰剂，其特征在于：所述水溶性含硅化合物中碱金属硅酸盐为偏硅酸、二硅酸和水玻璃的钾盐或钠盐，所述有机改性硅酸盐为醇醚改性硅酸盐、硅氧烷-硅酸盐共聚物和硅酮-硅酸盐共聚物，所述硅氧烷酮为有机硅氧烷金属盐、硅酮和硅氧烷-硅酮共聚物；所述的多元有机羧酸盐中C₆-C₁₁一元或二元羧酸盐为苯甲酸、葡萄糖酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、碳十一酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、碳十一二元酸的钾盐、钠盐或胺盐，所述的C₂₁三元羧酸为C₂₁三嗪类三羧酸的钾盐、钠盐或胺盐。

6.根据权利要求3所述的一种环境友好的机场道面除冰防冰剂，其特征在于：还包含唑类化合物，在固体除冰剂中的质量份数为0.01~0.5。

7.根据权利要求4所述的一种环境友好的机场道面除冰防冰剂，其特征在于：还包含唑类化合物，在液体除冰剂中的质量份数为0.01~0.1。

8.根据权利要求6或7所述的一种环境友好的机场道面除冰防冰剂，其特征在于：所述唑类化合物为巯基苯并噻唑、巯基苯并咪唑、氨基苯并咪唑、甲基苯并咪唑、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和甲基苯并三氮唑衍生物中的一种或多种。

9.根据权利要求1、2、3、5或6所述的一种环境友好的机场道面除冰防冰剂的制备方法，其特征在于：将所述的C1-C4有机酸盐和所述复合缓蚀剂各成分机械混合均匀后，采用干法挤压造粒，筛分1-6mm的颗粒，即成固体型成品。

10.根据权利要求书1、2、4、5或7所述的一种环境友好的机场道面除冰防冰剂的制备方法，其特征在于：先将C1-C4有机酸盐按计量配制成水溶液，然后按已计量的所述复合缓蚀剂各成分逐项加入或者将按已计量的所述复合缓蚀剂各成分配成的水溶液加入其中，搅拌混合均匀，即成液体型成品。