CN107936918A - 一种用于道路交通除冰的融冰组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于道路交通除冰的融冰组合物及其制备方法，所述融冰组合物为粉末状固体，按质量百分数计，所述融冰组合物主要由以下组分组成：55‑60%的氯化钠、18‑20%的生石灰和17‑19%的铵盐，其中，铵盐选自氯化铵、硝酸铵、硫酸铵中的一种或几种的混合。本发明的用于道路交通除冰的融冰组合物及其制备方法，其主要针对道路交通的除冰清雪作业，通过提高融冰组合物初始融冰速率，达到快速融化积冰和积雪的目的，其融冰速率可达到59.5ml/min，融冰效果明显优于现有的融冰剂，解决了现有融冰剂所存在的不足。

Description

一种用于道路交通除冰的融冰组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路交通清雪融冰技术领域，特别涉及一种用于道路交通除冰的融冰组合物及其制备方法。

背景技术

对于道路的清雪除冰，一般采用喷洒氯化钠粉末或者氯化钙粉末的方式来融雪除冰，然而，喷洒氯化钠粉末和氯化钙粉末并不会马上产生效果，其在喷洒过后，积雪和冰块与氯化钠和氯化钙不会马上产生反应而融化，这就给除冰作业带来了一定的麻烦，特别是在对十字路口进行除冰作业时，不能及时融化的积雪或者积冰不仅会阻碍交通的正常通行，其还会对交通造成二次干扰，是路面更加光滑，增加了交通事故的发生率，因此，现有的以氯化钠或氯化钙为主要原料的融冰剂在融冰效果上存在不足。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于道路交通除冰的融冰组合物及其制备方法，通过提高融冰组合物初始融冰速率，达到快速融化积冰和积雪的目的，以解决现有融冰剂所存在的不足。

本发明采用的技术方案如下：一种用于道路交通除冰的融冰组合物，其特征在于，所述融冰组合物为粉末状固体，按质量百分数计，所述融冰组合物主要由以下组分组成：55-60%的氯化钠、18-20%的生石灰和17-19%的铵盐，其中，铵盐选自氯化铵、硝酸铵、硫酸铵中的一种或几种的混合。

作为优选，所述铵盐为氯化铵。

进一步，所述融冰组合物中含有质量分数不大于4%的苯甲酸钠。

进一步，所述融冰组合物中含有质量分数不大于4%的蒙脱土和质量分数不大于2%的氢氧化镁。

进一步，所述蒙脱土为经盐改性后的钙基蒙脱土，蒙脱土的改性方法为：将钙基蒙脱土与碳酸钠按质量比为2:1的关系混合均匀，得到混合物，在120℃的条件下加热碾磨混合物30-50min，然后冷却至40-70℃时，向混合物中滴加氢氧化钠溶液，直至无气泡产生为止，得到糊状物，然后再加热蒸发糊状物，得到块状物，烘干块状物并将块状物置于研磨机中研磨成粉末状，即得到粉末状的改性后的蒙脱土。

本发明的用于道路交通除冰的融冰组合物，所述融冰组合物的制备方法包括以下步骤：

步骤1、将生石灰和氯化钠混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物A；

步骤2、将铵盐和其他组分加入混合物A中，在干燥条件下搅拌混合均匀即得。

进一步，所述融冰组合物的平均粒度小于1mm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的用于道路交通除冰的融冰组合物及其制备方法，其主要针对道路交通的除冰清雪作业，通过提高融冰组合物初始融冰速率，达到快速融化积冰和积雪的目的，其融冰速率可达到59.5mL/min，融冰效果明显优于现有的融冰剂，解决了现有融冰剂所存在的不足。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种用于道路交通除冰的融冰组合物，所述融冰组合物为粉末状固体，其平均粒度小于1mm（当然也可以制成大于1mm的颗粒状融冰组合物，但是，粉末状的融冰组合物使用效果更佳）。按质量百分数计，所述融冰组合物主要由以下组分组成：55-60%的氯化钠、18-20%的生石灰和17-19%的铵盐，其中，铵盐选自氯化铵、硝酸铵、硫酸铵中的一种或几种的混合。为了有利于反应的进行，减少对环境的污染，所述铵盐优选为为氯化铵。

进一步地说，所述融冰组合物中含有质量分数不大于4%的苯甲酸钠。苯甲酸钠作为辅助添加剂，当加入本发明的融冰组合物中时，其可起到助溶的作用，以帮助生石灰和铵盐能快速溶于水中并发生反应，提高融冰组合物的反应速率和放热速率，在一定程度上间接提高融冰组合物的融冰速率。

进一步地说，所述融冰组合物中含有质量分数不大于4%的蒙脱土和质量分数不大于2%的氢氧化镁。蒙脱土的加入可以使融冰组合物产生胶状物，这种胶状物一方面可以吸收反应温度，起到一定的保温作用，另一方面可以增加道路交通的摩擦系数，在一定程度上具有防滑的作用，同时，蒙脱土的加入可以调节融冰组合物的酸碱度，以利于反应的进行，保证融冰组合物的融冰速率。

进一步地说，为了使蒙脱土能够发挥出最优效果，所述蒙脱土为经盐改性后的钙基蒙脱土，蒙脱土的改性方法为：将钙基蒙脱土与碳酸钠按质量比为2:1的关系混合均匀，得到混合物，在120℃的条件下加热碾磨混合物30-50min，然后冷却至40-70℃时，向混合物中滴加氢氧化钠溶液，直至无气泡产生为止，得到糊状物，然后再加热蒸发糊状物，得到块状物，烘干块状物并将块状物置于研磨机中研磨成粉末状，即得到粉末状的改性后的蒙脱土。

在上述改性方法中，碳酸钠的使用量不能过高或过低，过量的碳酸钠会消耗融冰组合物中的铵盐，进而不利于主反应的进行；碳酸钠不足量又不能将蒙脱土完全改性，无法发挥出蒙脱土的最优使用效果，因此，通过多次实验得到，钙基蒙脱土与碳酸钠质量比为2:1时，可以达到一个相对平衡对状态，能够最好地发挥出蒙脱土的使用效果。进一步地说，将钙基蒙脱土与碳酸钠在高温下碾磨混合的主要目的是为了得到粒度更细腻，混合更均匀的粉末状混合物，以使碳酸钠充分地与蒙脱土接触，防止碳酸钠使用过量。

本发明的用于道路交通除冰的融冰组合物，所述融冰组合物的制备方法包括以下步骤：

步骤1、将生石灰和氯化钠混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物A；

步骤2、将铵盐和其他组分加入混合物A中，在干燥条件下搅拌混合均匀即得。

为了更好地说明本发明的技术效果，以下列举具体实施例。

实施例1

取60克氯化钠粉末和18克生石灰粉末于干燥的容器内，搅拌混合均匀后得到混合物A，将18克氯化铵粉末和4克苯甲酸钠加入混合物A中，搅拌混合均匀后得到100克的融冰组合物，要求混合过程中不能有液体混入。

实施例2

取55克氯化钠粉末和20克生石灰粉末于干燥的容器内，搅拌混合均匀后得到混合物A，将19克氯化铵粉末、4克蒙脱土粉末和2克氢氧化镁粉末加入混合物A中，搅拌混合均匀后得到100克的融冰组合物，要求混合过程中不能有液体混入。

实施例3

取58克氯化钠粉末和17克生石灰粉末于干燥的容器内，搅拌混合均匀后得到混合物A，将19克氯化铵粉末、3克蒙脱土粉末和3克氢氧化镁粉末加入混合物A中，搅拌混合均匀后得到100克的融冰组合物，要求混合过程中不能有液体混入。

实施例4

取57克氯化钠粉末和18克生石灰粉末于干燥的容器内，搅拌混合均匀后得到混合物A，将18克氯化铵粉末、3克蒙脱土粉末、3克氢氧化镁粉末和1克苯甲酸钠粉末加入混合物A中，搅拌混合均匀后得到100克的融冰组合物，要求混合过程中不能有液体混入。

对比例1

市售道路氯化钠型融冰剂（潍坊坤阳化工有限公司生产），主要成分：氯化钠，质量分数：不小于98%，状态：粉末状。

对比例2

市售道路钠镁钙型融冰剂（潍坊坤阳化工有限公司生产），主要成分：氯化钠、氯化镁和氯化钙，质量分数：主要成分不小于98%，状态：粉末状。

对比例3

市售道路氯化钙型融冰剂（潍坊坤阳化工有限公司生产），主要成分：氯化钙，质量分数：不小于98%，状态：粉末状。

对比例4

取62克氯化钠粉末和18克熟石灰粉末于干燥的容器内，搅拌混合均匀后得到混合物A，将17克氯化铵粉末和3克苯甲酸钠加入混合物A中，搅拌混合均匀后得到100克的融冰组合物，要求混合过程中不能有液体混入。

融冰组合物融冰速度的检测

实验设计：取30×30×20mm的冰块若干于干燥的带有刻度线的容器内（容器大小为直径50mm的玻璃烧杯），分别将上述实施例1-4制得的融冰组合物和对比例1-4的融冰剂洒于冰块上，观察冰块融化效果，每隔10min记录一次容器内的出水量，结果如表1所示：（在冰柜5℃的环境下进行实验）

表1 实施例与对比例的试验结果

注：1.出水量的单位为“mL”，出水速率的单位为“mL/min”，时间单位为“min”。

2.出水速率为平均出水速率，前20min的出水速率为10-20min内的出水速率，前30min的出水速率为20-30min内的出水速率，完全融化时间为除去前30min后的冰块完全融化时间。

实验现象记录

在实施例1-4中，当将融冰组合物洒在冰块上时，冰面上开始冒出有刺激性气味的烟并出现多个小坑，随着小坑的不断出现，冰面上出现大小不均的凹陷区，凹陷区内形成水坑，且水坑处于“沸腾”状态，冰块的周壁出现多条水沟，冰面上的水不断沿冰块的周壁向下流淌，并在冰面和冰块的周壁上形成纵横交错的沟壑。持续一段时间后，冰面上形成一个面积较大、深度较深的凹坑，凹坑内充满液态水，液态水中不断有气泡冒出，凹坑的上部周壁不断传出“啪、啪”的冰裂声，凹坑内的一部分水通过冰缝流出凹坑外。

在对比例1-4中，当将融冰剂洒在冰块上时，冰面上缓慢出现液态水，且在冰面上形成面积较大，深度很浅的凹陷区，随着融冰剂不断溶于液态水中，冰面上的液态水产生速度加快，并沿冰块的周壁形成多股水流，冰面上凹陷区的面积扩展至冰面的边缘，凹陷区的深度变化不明显。持续一段时间后，冰面上凹陷区依然存在，但深度无明显变化，由冰面向下流出的液态水处于平稳流淌状态，液态水的产生速度无明显变化。

实施例1-4的对比：

融冰现象对比：融冰现象大致相同，不同的是，在气泡的产生上，按气泡产生的程度大小比较，实施例1＞实施例2＞实施例3＞实施例4，并且，实施例1中有刺激性气体产生，实施例2-4中有微弱刺激性气味产生。在凹坑内，实施例2-4凹坑的上部周壁存在大小不一的孔洞，且实施例2的凹坑数量多于实施例3和实施例4的凹坑数量，实施例1凹坑的上部周壁不存在明显的孔洞，同时，实施例2-4凹坑的上部周壁的冰缝数量明显多于实施例1的冰缝数量，实施例2-4凹坑上部周壁的冰缝数量无明显区别。在融冰过程中，实施例2-4的凹坑内存在胶状物，实施例1内无胶状物和其他固体物。

融冰效果对比：根据表1的试验数据可以得到，实施例1-4在前10min内的出水速度达到53.6-57.7ml/min，对比例1-4在前10min内的出水速度达到18.1-24.5ml/min；在融冰前10-20min内，实施例1-4的出水速度达到35.7-47.2ml/min，对比例1-4的出水速度达到24.3-28.4ml/min；在融冰前20-30min内，实施例1-4的出水速度达到21.1-29.1ml/min，对比例1-4的出水速度达到26.5-27.8ml/min；在30min后冰块完全能融化所需时间上，实施例1-4需要61-71min，对比例1-4需要110-121min。由此可以得到，实施例1-4在融冰初期（前10min）的出水速度（即融冰速度）远大于对比例1-4在融冰初期的出水速度，出水速度的最大差距达到3倍，在融冰中期（前10-30min），实施例1-3的出水速度急剧下降，直至与对比例的出水速度相差无几，在整个融冰时间上，实施例1-4的融冰时间远小于对比例1-4的融冰时间，其融冰时间可相差39-60min。因此，实施例1-4在整体上的融冰效果明显优于对比例1-4，能快速对冰块进行融化。

通过将实施例1-4与对比例4相对比可以得到，将生石灰替换为熟石灰后，融冰组合物的融冰效果与现有常用的氯化钙融冰剂的融冰效果相差无几，由此说明，本发明的融冰组合物使用的生石灰不能用熟石灰替代，否则不能发挥出本发明应有的技术效果。究其原因可能是，熟石灰与冰水相遇，其不仅不会发生放热反应，而且其溶解度极低，几乎不溶于冰水中，其与氯化铵在温度很低的状态下进行很缓慢的中和反应，由此不能达到快速融冰的技术效果，这也是本发明不采用熟石灰的原因之一。

通过对比实施例1-4可以得到，在含有生石灰和氯化铵共混形成的融冰组合物中，当添加一定量的蒙脱土时，融冰组合物在融冰前期（前20min），其出水速率明显得到提高，产生的刺激性气味明显减少，在融冰后期（前20-30min），其出水速率明显降低，由此可以推定，蒙脱土的加入可以提高融冰组合物的融冰速度，并能吸收产生的氨气，但在融冰组合物融冰的后期，蒙脱土的加入会降低融冰组合物的融冰效果，在整个融冰时间上，蒙脱土的加入能够有效提高融冰前期时的融冰速率，在整体上能够减少融冰组合物的融冰时间。通过对比实施例2-4可以得到，在含有蒙脱土和氢氧化镁的融冰组合物中加入苯甲酸钠时，融冰组合物的出水速度明显降低，融冰你时间明显延长，由此可以推断，在含有生石灰和氯化铵共混形成的融冰组合物中，蒙脱土、氢氧化镁和苯甲酸钠同时加入时，互相之间存在抑制作用，使得融冰效果不及分别单独使用时的融冰效果。

实施例1-4用于道路交通时，其使用量一般按照1%（%表示融冰组合物和冰的质量比百分数）的使用配比关系使用，其气体产生量可以忽略不计，其产生的胶状物有助于汽车等交通工具的防滑，其融冰速度快，有助于快速地对道路上的积雪进行清理，具有良好的融冰效果。同时，由于原料来源广，成本低，无需特别制造，因此，实施例1-4所列举的融冰组合物是一种廉价易得、具有良好融冰效果的融冰剂，尤其适用于道路交通积雪、暗冰的清理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于道路交通除冰的融冰组合物，其特征在于，所述融冰组合物为粉末状固体，按质量百分数计，所述融冰组合物主要由以下组分组成：55-60%的氯化钠、18-20%的生石灰和17-19%的铵盐，其中，铵盐选自氯化铵、硝酸铵、硫酸铵中的一种或几种的混合。

2.如权利要求1所述的用于道路交通除冰的融冰组合物，其特征在于，所述铵盐为氯化铵。

3.如权利要求1所述的用于道路交通除冰的融冰组合物，其特征在于，所述融冰组合物中含有质量分数不大于4%的苯甲酸钠。

4.如权利要求1所述的用于道路交通除冰的融冰组合物，其特征在于，所述融冰组合物中含有质量分数不大于4%的蒙脱土和质量分数不大于2%的氢氧化镁。

5.如权利要求4所述的用于道路交通除冰的融冰组合物，其特征在于，所述蒙脱土为经盐改性后的钙基蒙脱土，蒙脱土的改性方法为：将钙基蒙脱土与碳酸钠按质量比为2:1的关系混合均匀，得到混合物，在120℃的条件下加热碾磨混合物30-50min，然后冷却至40-70℃时，向混合物中滴加氢氧化钠溶液，直至无气泡产生为止，得到糊状物，然后再加热蒸发糊状物，得到块状物，烘干块状物并将块状物置于研磨机中研磨成粉末状，即得到粉末状的改性后的蒙脱土。

6.如权利要求1-5之一所述的用于道路交通除冰的融冰组合物，其特征在于，所述融冰组合物的制备方法包括以下步骤：

步骤1、将生石灰和氯化钠混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物A；

步骤2、将铵盐和其他组分加入混合物A中，在干燥条件下搅拌混合均匀即得。

7.如权利要求6所述的用于道路交通除冰的融冰组合物，其特征在于，所述融冰组合物的平均粒度小于1mm。