CN113185986A - 一种水用长效防冻阻燃添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于防冻剂添加剂技术领域，具体涉及一种水用长效防冻阻燃添加剂及其制备方法，所述水用长效防冻阻燃添加剂，由A料和B料组成，所述A料为固体状态，B料为液体状态；A料为每100gA料中，含防冻剂86.4g～87.8g、尿素12.2g～13.6g；B料为每100gB料中，含缓蚀剂24.5g、杀菌剂1.26g、去离子水74.24g。本发明长效防冻阻燃添加剂添加后水体凝固点降低幅度大，腐蚀性低，阻燃性好，生物毒性小，不仅进一步降低了盐类防冻剂对水凝固点的降低值(可低至‑55℃)，改进了常规水用防冻添加剂的金属缓蚀效果随着使用时间逐渐减小的不足，更创新的减小了常规防冻剂中盐类组分对金属构件在干湿交替环境条件下的腐蚀作用。

Description

一种水用长效防冻阻燃添加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于防冻剂添加剂技术领域，具体涉及一种水用长效防冻阻燃添加剂及其制备方法。
背景技术
水用防冻添加剂应用广泛，其有效防冻成分为溶解后能降低水冰点的盐类及醇类，再配以金属缓蚀剂、杀菌剂及其他成分制成。盐类水用防冻添加剂与醇类水用防冻添加剂均能对水体有较好的防冻作用，但在材料成本及使用场景方面有较大区别。在针对一些不得含有醇类成分(消防用水、一些工业循环用水、特殊储存材料等)的水体中，盐类水用防冻添加剂具备更好的适用性，其主要成分为盐类防冻剂与水，不仅防冻性好，还具有良好的阻燃能力。但市面大多数的盐类水用防冻添加剂如长期加注于金属管道系统中，由于水质pH值变化等导致防冻添加剂效果变弱，还需定期添加防冻添加剂或原厂金属缓蚀剂以保证使用效果，避免出现金属管壁、箱体或池体的腐蚀、管件橡胶密封圈的溶胀腐蚀以及水体浑浊等现象。而且一旦管道发生渗漏，在干湿交替、有氧情况下，由于电化学腐蚀作用，添加了常规盐类水体防冻剂的金属管道、设施表面在盐水渗漏时更易发生腐蚀。为解决现有盐类水用防冻添加剂在使用中存在的问题，本发明所述水体长效防冻阻燃添加剂不仅可有效降低水的凝固点，同时可解决以往因使用防冻剂对金属管件、金属设施造成的侵蚀问题，一经添加，可持续使用三年，期间无需再补充防冻添加剂或金属缓蚀剂。同时，本防冻添剂加入水体后，水溶液冰点低，生物毒害性小，排放后可自然降解，作为植物生长矿物质元素进入自然循环中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水用长效防冻阻燃添加剂及其制备方法。本发明为水用防冻添加剂，主要添加至存在铁、铝、铜等金属管道材质的循环管网、金属水箱及水池中的水体中，最低可在低至-55℃的低温环境下，达到能正常用水的目的。添加本防冻添加剂后的水体凝固点低，不可燃，对金属管道、金属设备等腐蚀小，且阻垢性能良好。
本发明的实现过程如下：
一种水用长效防冻阻燃添加剂，由A料和B料组成，所述A料为固体状态，B料为液体状态；A料为每100gA料中，含防冻剂86.4g～87.8g、尿素12.2g～13.6g；B料为每100gB料中，含缓蚀剂24.5g、杀菌剂1.26g、去离子水74.24g。
进一步，所述防冻剂由76.89g氯化镁和9.51g甲酸钾组成。
进一步，所述防冻剂由78.14g氯化镁和9.66g乙酸钾组成。
进一步，所述缓蚀剂由8.0g水溶性咪唑啉、7.5g 2-羟基膦酰基乙酸、2.5g噻二唑钠盐、4.0g苯甲酸钠和2.5g钼酸钠组成。
进一步，所述杀菌剂为异噻唑啉酮。
上述水用长效防冻阻燃添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备A料，
按每100gA料中，含防冻剂86.4g～87.8g、尿素12.2g～13.6g的要求，称取原料，然后将原料倒入滚筒混合机的搅拌桶内，转速调节至33转/分，搅拌时间设定为6分钟，搅拌结束后将混合均匀的固体料取出，即为100gA料；
(2)制备B料，
按每100gB料中，含缓蚀剂24.5g、杀菌剂1.26g、去离子水74.24g的要求，称取原料，所述缓蚀剂由水溶性咪唑啉、2-羟基膦酰基乙酸、噻二唑钠盐、苯甲酸钠和钼酸钠组成，所述杀菌剂为异噻唑啉酮；
然后将水溶性咪唑啉加入烧杯中，加入去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌，转速60转/分，搅拌5分钟；再将2-羟基膦酰基乙酸、异噻唑啉酮加入烧杯中，继续搅拌2分钟；然后将噻二唑钠盐、苯甲酸钠、钼酸钠加入烧杯中，持续搅拌5分钟，即可得到100g B料。
进一步，所述防冻剂由76.89g氯化镁和9.51g甲酸钾组成。
进一步，所述防冻剂由78.14g氯化镁和9.66g乙酸钾组成。
本发明的积极效果：
本发明水用长效防冻阻燃添加剂添加后水凝固点降低幅度大，腐蚀性低，生物毒性小，不仅进一步降低了盐类防冻剂对水凝固点的降低值(可低至-55℃)，改进了常规水用防冻添加剂的金属缓蚀效果随着使用时间逐渐减小的不足，更进一步减小了常规防冻剂中盐类组分对金属构件在干湿交替环境条件下的腐蚀作用。
当添加盐类防冻添加剂的水从金属管件连接部位渗漏时，渗漏部位处于半湿润状态，与空气接触，此时空气中的氧进一步促进了渗漏部位管件表面的腐蚀，金属腐蚀速率远远大于在管道中时。这也就是盐类防冻液在封闭的管道中对内管壁腐蚀性小、在干湿交替的有氧环境中对金属构件腐蚀性强的原因。
通过对本水用防冻添加剂中的各缓蚀剂组分缓蚀作用进行反复试验，协同复配，最终形成了针对封闭环境和干湿交替环境的金属缓蚀剂组，有效保护金属构件。实验数据表明，添加本缓蚀剂组后，将盐类在干湿交替的有氧环境中对金属的腐蚀率降为添加前的百分之0.1％，对铁、铝、碳钢及铜的腐蚀率与在封闭管道中的金属腐蚀率基本一致，对焊锡的腐蚀率略高于封闭情况下的5％。
附图说明
图1为滚筒混合机的照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
本发明提供了一种水用长效防冻阻燃添加剂及其制备方法，与传统的盐类防冻添加剂不同，本发明所述水用长效防冻阻燃添加剂一经添加，在三年内可效果稳定，后期无需再补充添加剂或其他金属缓蚀剂，节省了人力、物力；在管道密封条件下或干湿基暴露、有氧情况下，经添加本长效防冻添加剂的水对金属构件、混凝土构件造成侵蚀小，最大程度的保护设备、设施设的完好性。同时所有成分均不可燃，尤其适用于部分特定情况的水体防冻，如化工厂循环冷却水、消防灭火用水等。
实施例1
本实施例所述水用长效防冻阻燃添加剂，由A料和B料组成，所述A料为固体状态，B料为液体状态；
A料为每100gA料中，含防冻剂86.4g、尿素13.6g，所述防冻剂由76.89g氯化镁和9.51g甲酸钾组成；
B料为每100gB料中，含缓蚀剂24.5g、杀菌剂1.26g、去离子水74.24g，所述缓蚀剂由8.0g水溶性咪唑啉、7.5g 2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、2.5g噻二唑钠盐(DTNA)、4.0g苯甲酸钠和2.5g钼酸钠组成，所述杀菌剂为异噻唑啉酮。
上述水用长效防冻阻燃添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备A料，
按每100gA料中，含防冻剂86.4g、尿素13.6g的要求，称取原料氯化镁76.89g、甲酸钾9.51g和尿素13.6g，然后将原料(氯化镁76.89g、甲酸钾9.51g和尿素13.6g)倒入滚筒混合机的搅拌桶内，转速调节至33转/分，搅拌时间设定为6分钟。搅拌结束后将混合均匀的固体料取出，即为100g A料；
(2)制备B料，
按每100gB料中，含缓蚀剂24.5g、杀菌剂1.26g、去离子水74.24g的要求，称取原料，所述缓蚀剂由8.0g水溶性咪唑啉、7.5g 2-羟基膦酰基乙酸(5ml、密度为1.5g/ml)、2.5g噻二唑钠盐、4.0g苯甲酸钠和2.5g钼酸钠组成，所述杀菌剂为异噻唑啉酮(1.0ml、密度1.26g/ml)；
然后将水溶性咪唑啉加入烧杯中，加入去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌，转速60转/分，搅拌5分钟；再将2-羟基膦酰基乙酸、异噻唑啉酮加入烧杯中，继续搅拌2分钟；然后将噻二唑钠盐、苯甲酸钠、钼酸钠加入烧杯中，持续搅拌5分钟，即可得到100g B料。
实施例2
本实施例所述水用长效防冻阻燃添加剂，由A料和B料组成，所述A料为固体状态，B料为液体状态；
A料为每100gA料中，含防冻剂87.8g、尿素12.2g，所述防冻剂由78.14g氯化镁和9.66g乙酸钾组成；
B料为每100gB料中，含缓蚀剂24.5g、杀菌剂1.26g、去离子水74.24g，所述缓蚀剂由8.0g水溶性咪唑啉、7.5g 2-羟基膦酰基乙酸、2.5g噻二唑钠盐、4.0g苯甲酸钠和2.5g钼酸钠组成，所述杀菌剂为异噻唑啉酮。
上述水用长效防冻阻燃添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备A料，
按每100gA料中，含防冻剂87.4g、尿素12.2g的要求，称取原料氯化镁78.14g、乙酸钾9.66g和尿素12.2g，然后将原料(氯化镁78.14g、乙酸钾9.66g和尿素12.2g)倒入滚筒混合机的搅拌桶内，转速调节至33转/分，搅拌时间设定为6分钟。搅拌结束后将混合均匀的固体料取出，即为100g A料；
(2)制备B料，
按每100gB料中，含缓蚀剂24.5g、杀菌剂1.26g、去离子水74.24g的要求，称取原料，所述缓蚀剂由8.0g水溶性咪唑啉、7.5g 2-羟基膦酰基乙酸(5ml、密度为1.5g/ml)、2.5g噻二唑钠盐、4.0g苯甲酸钠和2.5g钼酸钠组成，所述杀菌剂为异噻唑啉酮(1.0ml、密度1.26g/ml)；
然后将水溶性咪唑啉加入烧杯中，加入去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌，转速60转/分，搅拌5分钟；再将2-羟基膦酰基乙酸、异噻唑啉酮加入烧杯中，继续搅拌2分钟；然后将噻二唑钠盐、苯甲酸钠、钼酸钠加入烧杯中，持续搅拌5分钟，即可得到100g B料。
本发明所使用的滚筒混合机为进杰机械YG-5Kg滚筒混合机，见图1，设备参数：桶体容量：15L，最大装量：5kg，最大搅拌转速：33转/分，混合时间：6～8分钟，产量：5L/次，功率：0.06KW。
本发明所述水用长效防冻阻燃添加剂的使用方法：确认需降低凝固点的水体积，根据用户对水体的凝固点要求(-55℃～-5℃)，使用时A料和B料的配合添加量有所变化，A料在水中的质量分数为6.9％～27.7％，所对应B料在水中的质量分数为0.182％～0.208％。具体根据表1中100g溶液所需凝固点对应的添加剂添加量，计算于储液池中投入A料及B料的量，其中储液池中的水可以是纯净水或自来水，也可以是洁净的井水或河水，本处以自来水为例。添加剂投入后进行搅拌，搅拌至均匀且无沉淀，即可使用。
表1添加量及所对应的水体的凝固点
Figure BDA0003032481290000051
Figure BDA0003032481290000061
产品性质测试：
100g溶液的凝固点为-55℃时，所需添加的实施例1制备的A料27.70g、B料0.208g。
将上述溶液进行测试，具体指标及测试结果如下表2：
表2指标及测试结果表
Figure BDA0003032481290000062
从表2可以看出，溶液的凝固点达到要求。
本发明所述水用长效防冻阻燃添加剂具有如下特点：
(1)用正交实验对在-55℃防冻添加剂中，对水溶性咪唑啉及其复配缓蚀剂进行了研究。结果表明：水溶性咪唑啉的质量分数为0.070％，钼酸钠的质量分数为0.021％时，可产生协同效应，可以在碳钢、铝表面形成一层三维网络的，更加稳定致密的保护膜，从而使缓蚀效果大大增强。
(2)噻二唑钠盐对金属铜有较好的缓蚀作用，在缓蚀剂组中加入一定的噻二唑钠盐可实现对金属铜的保护。
(3)苯甲酸钠一方面可作为镁合金、铝合金的金属缓蚀剂，另一方面可以防止水质变质。
(4)2-羟基膦酰基乙酸不仅可以对碳钢、铝等金属管道有一定的缓蚀作用，还是良好的阻垢剂，防止因沉淀管壁出现结垢。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作出的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，都应该视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水用长效防冻阻燃添加剂，其特征在于：由A料和B料组成，所述A料为固体状态，B料为液体状态；A料为每100gA料中，含防冻剂86.4g～87.8g、尿素12.2g～13.6g；B料为每100gB料中，含缓蚀剂24.5g、杀菌剂1.26g、去离子水74.24g。
2.根据权利要求1所述水用长效防冻阻燃添加剂，其特征在于：所述防冻剂由76.89g氯化镁和9.51g甲酸钾组成。
3.根据权利要求1所述水用长效防冻阻燃添加剂，其特征在于：所述防冻剂由78.14g氯化镁和9.66g乙酸钾组成。
4.根据权利要求1所述水用长效防冻阻燃添加剂，其特征在于：所述缓蚀剂由8.0g水溶性咪唑啉、7.5g 2-羟基膦酰基乙酸、2.5g噻二唑钠盐、4.0g苯甲酸钠和2.5g钼酸钠组成。
5.根据权利要求1所述水用长效防冻阻燃添加剂，其特征在于：所述杀菌剂为异噻唑啉酮。
6.权利要求1所述水用长效防冻阻燃添加剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备A料，
按每100gA料中，含防冻剂86.4g～87.8g、尿素12.2g～13.6g的要求，称取原料，然后将原料倒入滚筒混合机的搅拌桶内，转速调节至33转/分，搅拌时间设定为6分钟，搅拌结束后将混合均匀的固体料取出，即为100gA料；
(2)制备B料，
按每100gB料中，含缓蚀剂24.5g、杀菌剂1.26g、去离子水74.24g的要求，称取原料，所述缓蚀剂由水溶性咪唑啉、2-羟基膦酰基乙酸、噻二唑钠盐、苯甲酸钠和钼酸钠组成，所述杀菌剂为异噻唑啉酮；
然后将水溶性咪唑啉加入烧杯中，加入去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌，转速60转/分，搅拌5分钟；再将2-羟基膦酰基乙酸、异噻唑啉酮加入烧杯中，继续搅拌2分钟；然后将噻二唑钠盐、苯甲酸钠、钼酸钠加入烧杯中，持续搅拌5分钟，即可得到100g B料。
7.根据权利要求6所述水用长效防冻阻燃添加剂的制备方法，其特征在于：所述防冻剂由76.89g氯化镁和9.51g甲酸钾组成。
8.根据权利要求6所述水用长效防冻阻燃添加剂的制备方法，其特征在于：所述防冻剂由78.14g氯化镁和9.66g乙酸钾组成。
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