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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf verdickte Enteisungs- oder Antivereisungflüssigkeiten,
die verwendet werden, um Gegenstände
wie ein Flugzeug zu beschichten, um die Bildung von Eis auf der
Oberfläche
des Gegenstandes zu verhindern, wobei die Bildung von Eis die Leistungsfähigkeit
des Gegenstandes stören
würde.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Verwendung
vernetzter, Carbonsäure-enthaltender
Polymere und Copolymere, um verbesserte Enteisungsflüssigkeiten
bereitzustellen.
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Enteisungsflüssigkeiten bestehen typischerweise
aus einer Mischung von Wasser und Ethylenglycol oder Propylenglycol
in einem Verhältnis,
das von 50 : 50 – Wasser/Glycol – bis etwa
20 : 80 reicht. Für
den Zweck dieser Anmeldung werden die Ausdrücke Enteisungsflüssigkeit
und Antivereisungflüssigkeit
in einer untereinander austauschbaren Weise verwendet. Diese Flüssigkeiten
werden bei der Endanwendung zuweilen mit Wasser verdünnt, um
sich an die Witterungsbedingungen anzupassen. Enteisungsflüssigkeiten
schmelzen den Reif, Schnee oder das Eis, die sich z. B. auf Flugzeug-Oberflächen angesammelt
haben, während
sich das Flugzeug am Boden befindet, sie stellen außerdem einen
Schutz gegen weitere Anhäufung
und/oder ein erneutes Gefrieren bereit, wenn kein weiterer Niederschlag
erfolgt. Im Falle eines Flugzeugs würde die Eisbildung die aerodynamischen
Strömungseigenschaften
z. B. der Tragfläche
des Flugzeugs verändern
und ihre normale Funktion verhindern. Wenn diese Flüssigkeiten
verdickt werden, stellen sie während
einer ausgedehnten Zeitspanne einen Schutz gegen Reif, Schnee und
Eis bereit, d. h. eine ausgedehnte Haltezeit, indem sie auf dem
Flugzeug bis zum Start zurückbleiben
und von den Oberflächen
entfernt werden, wenn das Flugzeug sich in der Luft befindet.
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Enteisungs- oder Antivereisungflüssigkeiten
werden in zwei Typen eingeteilt: nicht verdickt und verdickt. Nicht
verdickte Enteisungsflüssigkeiten
werden im Allgemeinen als Flüssigkeiten
vom Typ I eingeteilt und umfassen eine Mischung aus Wasser und Ethylenglycol
oder Propylenglycol in einem Verhältnis von etwa 20 : 80 Wasser
zu Glycol. Sie schmelzen den Reif, Schnee oder das Eis, die sich
auf der Oberfläche
des Flugzeugs angesammelt haben, während sich das Flugzeug am
Boden befindet. Sie stellen jedoch keinen angemessenen Schutz gegenüber weiterer
Eis- und Schneebildung bereit. Sie stellen hauptsächlich einen
Schutz gegenüber
einem erneuten Einfrieren bereit, wenn keine Niederschlagsbedingungen
eintreten.
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Verdickte Enteisungs- oder Antivereisungflüssigkeiten,
die ein Verhältnis
von Wasser zu Glycol von etwa 50 : 50 haben, werden entweder als
Enteisungsflüssigkeiten
vom Typ II oder vom Typ IV eingestuft. Sie verhindern, dass Eis
und Schnee sich auf Oberflächen
von Flugzeugen, die vor dem Start lange Zeitspannen am Boden bleiben,
bildet und auf dem Flugzeug bis zum Start liegen bleibt. Die verdickte
Flüssigkeit
wird auf die Oberflächen
eines Flugzeugs aufgetragen, nachdem Schnee und Eis entfernt wurden,
und Schnee und Eis sich dann auf der Beschichtung bilden und nicht
auf den Oberflächen
des Flugzeugs. Die verdickte Enteisungsbeschichtung wird dann durch
Scherwirkung während
des Starts von dem Flugzeug entfernt, wenn das Flugzeug etwa 70
m/s oder 157 Meilen/h erreicht.
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Der Unterschied zwischen Flüssigkeiten
vom Typ II und Typ IV besteht in der Zeitspanne, während der sie
einen Schutz gegen den Aufbau von Reif, Schnee oder Eis auf ein
sich am Boden befindliches Flugzeug bereitstellen. Die Zeitspanne
ist üblicherweise
als die Haltezeit ("holdover
time") bekannt.
Flüssigkeiten
vom Typ II stellen typischerweise eine Haltezeit von etwa 30 Minuten
bereit, während
Flüssigkeiten
vom Typ IV Haltezeiten von mehr als 80 Minuten bereitstellen. Enteisungsflüssigkeiten,
die während
einer noch ausgedehnteren Zeitspanne einen Schutz gegen Reif, Schnee
oder Eis oder eine verlängerte
Haltezeit bereitstellen, sind erwünscht.
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Die Leistungsfähigkeit der Enteisungs- oder
Antivereisungflüssigkeiten
wird durch zwei Haupt-ISO-Standard-Tests nachgewiesen, nämlich den
Holdover Time Test, der durch den Water Spray Endurance Test (oder
WSET) gemessen wird, und den Aerodynamic Performance Test. Die Flüssigkeit
muss beide Test bestehen, um als Enteisungs- oder Antivereisungflüssigkeit
für ein
sich am Boden befindliches Flugzeug verwendet zu werden. Wie oben
festgestellt wurde, ist die Anforderung an die Haltezeit 30 Minuten
für eine Flüssigkeit
vom Typ II und 80 Minuten für
eine Flüssigkeit
vom Typ IV. Der Aerodynamic Performance Test und der Holdover Time
Test werden gemäß SAE (Society
of Automotive Engineers/AMS (American Metals Society) Test 1428A
durchgeführt.
Der Aerodynamic Performance Test ist ein Test des Bestehens/Nichtbestehens,
der in einem Windkanal durchgeführt
wird und gewährleistet,
dass irgendeine restliche Flüssigkeit,
die zum Zeitpunkt des Starts auf den Tragflächen zurückbleibt, nicht die Abhebqualität des Flugzeugs
verschlechtert.
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Eine Anzahl von Patenten offenbart
die Verwendung von Enteisungsflüssigkeiten
aus verdicktem Glycol, die als Flüssigkeiten vom Typ II brauchbar
wären,
nämlich
US-A-4,358,389; 4,744,913, 5,118,435; 5,268,116; 5,268,117; 5,334,323
und die Kanadische Patentanmeldung CA-A-2,147,046. US-A-4,358,389 lehrt
die Verwendung von vernetzten Polyacrylat-Verdickungsmitteln mit
einer Viskosität
von 1000 bis 50 000 mPa·s
(bei einer Konzentration von 0,5%) und erzeugt verdickte Flüssigkeiten,
die Haltezeiten von etwa 35 Minuten haben. US-A-4,744,913 lehrt die Verwendung von zwei
ausgewählten
vernetzten Polyacrylat-Polymeren,
d. h. einem vernetzten Natriumacrylat/Acrylamid-Copolymer plus einem
vernetzten Acrylsäure-Polymer, und
erzeugt Flüssigkeiten
mit einer Haltezeit von etwa 37 Minuten. US-A-5,118,435 lehrt die
Verwendung eines Acrylsäure-Homopolymers
mit einem Acrylsäure-Copolymer,
um eine Flüssigkeit
herzustellen, die eine Haltezeit von etwa 35 Minuten hat. US-A-5,268,116
lehrt die Verwendung eines vernetzten Maleinsäureanhydrid/C1-C2-Alkylvinylether-Copolymers, während US-A-5,268,117 die Verwendung
eines vernetzten Poly(N-vinylpyrrolidon)polymers
lehrt, und diese haben Haltezeiten im Bereich von 26 bis 28 Minuten.
US-A-5,334,323 lehrt die Verwendung eines vernetzten Acrylsäure-Homopolymers
in Kombination mit einem nichtionischen Tensid und erreicht eine
Haltezeit von etwa 26 Minuten. Die Kanadische Patentanmeldung CA-A-2,147,046 lehrt die
Verwendung eines vernetzten Copolymers von (Meth)acrylsäure und
eines Esters oder Amids von (Meth)acrylsäure und erreicht eine Haltezeit
von etwa 34 Minuten.
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US-A-5,461,100 lehrt die Verwendung
eines Polymers, das eine Haltezeit von etwa 70 Minuten erreicht.
Dieses Patent lehrt die Verwendung eines Carbonsäure-Polymers, das ein monoethylenisch
ungesättigtes
Makromonomer enthält.
Diese Typen von Polymeren sind eine Klasse von Blockcopolymeren,
die einen hydrophilen Block und einen hydrophoben Block umfassen
und nicht vernetzt sind. Sie fungieren auf andere Weise als die
oben diskutierten vernetzten Acrylsäure-Polymere. Sie fungieren
als assoziatives Verdickungsmittel und nicht als primäres Verdickungsmittel.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine verdickte Zusammensetzung zur Verwendung als Enteisungsflüssigkeit,
umfassend eine wässrige
Lösung
auf Glycolbasis, die mit 0,01 bis 5,0 Gew.-% eines vernetzten Carbonsäure-Copolymers verdickt
ist, das folgendes umfasst: das Polymerisationsprodukt aus einem Carbonsäure-Monomer
und einem hydrophoben Monomer, das aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus Alkyl(meth)acrylat(en) mit einer C6-
bis C30-Alkylgruppe,
Alkylvinylester(n) von aliphatischen C1-
bis C20-Säuren, Acrylamiden der Formel
CH2=CHC(O)NR1R2, wobei R1 und R2 eine C1- bis C20-Alkylgruppe sein können, und C2-
bis C18-α-Olefinen
besteht, wobei das Copolymer eine Schleimviskosität von wenigstens
25 000 mPa·s
(25 000 cP) bei 0,5 Gew.-% Polymerdosierung (gemessen mit einem
Brookfield-RVDV-II+-Viskosimeter unter Verwendung einer Spindel
Nr. 2 oder 3, bei 20°C)
und einen Scherverdünnungsindex
von wenigstens 20 (gemessen gemäß ASTM D2196-81,
Verfahren B, unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters des
Typs LVT und einer Spindel Nr. 1 oder 2, bei einer Temperatur zwischen –30°C und +20°C) und einen
Scherverlust von weniger als 15% hat, wenn es zur Verdickung der
Enteisungsflüssigkeit
verwendet wird, wodurch die Flüssigkeit
eine Haltezeit (holdover time) von wenigstens 60 Minuten und eine
annehmbare aerodynamische Leistungsfähigkeit aufweist (durchgeführt gemäß SAE/AMS-Test
1428A).
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Weiterhin bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf ein Verfahren zur Verhinderung und/oder Verzögerung der
Eisentwicklung auf einer Oberfläche,
bei der eine Einwirkung von Feuchtigkeit und anschließendes Frieren
möglich
ist, umfassend das Auftragen einer effektiven Menge der Enteisungszusammensetzung,
wie sie oben definiert ist, auf die Oberfläche.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
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STI ist das Zahlenverhältnis der
rheologischen Eigenschaften oder der Viskosität der verdickten Enteisungsflüssigkeit
bei 0,3 U/min, verglichen mit der Viskosität bei 30 U/min, und stellt
eine Vorhersage des Ergebnisses des aerodynamischen Tests dar. Es
ist ein Maß der
Scherverdünnungsnatur
der Zusammensetzung. Die verbesserten Flüssigkeiten gemäß der vorliegenden
Erfindung erreichen eine Haltezeit von mehr als 60 Minuten und bestehen
den aerodynamischen Test. Vorzugsweise erreichen die Enteisungsflüssigkeiten
der vorliegenden Erfindung eine Haltezeit von mehr als 80 Minuten
und sind als Enteisungsflüssigkeiten
vom Typ IV brauchbar. Die Polymere der vorliegenden Erfindung sind
weiterhin zum Verdicken von Flüssigkeiten
auf Propylenglycol-Basis sehr wirksam.
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Das Polymer der vorliegenden Erfindung
ist das Polymerisationsprodukt eines Carbonsäure-Monomers oder eines Carbonsäure-Monomers
und eines Comonomers (von Comonomeren), das (die) Alkyl(meth)acrylat
(Alkyl(meth)acrylate) mit C6-C30-Alkylgruppen,
Vinylester von aliphatischen C1-C30-Säuren oder
C1-C30-(vorzugsweise C3-C18)-Acrylamide
sein kann (können).
Bevorzugte Comonomere schließen
die folgenden ein: Laurylmethacrylat, Isodecylmethacrylat, Stearylmethacrylat,
tert-Butylacrylamid, tert-Octylacrylamid, Vinylacetat und Vinylester
von aliphatischen C1-C20-Säuren und
C1-C30-Alkylvinylether.
Eine effektive Menge eines vernetzenden Monomers, wie Trimethylolpropandiallylether,
Allylacrylat, Allylpentaerythrit, Allylsaccharose, Methylen-bis-acrylamid
oder Mischungen derselben, ergibt ein vernetztes Copolymer, das
eine Brookfield-Schleimviskosität von
wenigstens 25 000 mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung 0,5 Gew.-% hat. Vorzugsweise beträgt die Menge
des Allylether-Vernetzungsmittels wenigstens 1,5 Gew.-%. Die verbesserte Enteisungsflüssigkeit
hat eine verbesserte Pseudoplastizität, um den aerodynamischen Test
zu bestehen, während
sie eine verbesserte Haltezeit gegenüber einem erneuten Einfrieren
von wenigstens 60 Minuten und in vielen Fällen von mehr als 80 Minuten
bereitstellt. Weiterhin zeigen die Enteisungsflüssigkeiten der vorliegenden
Erfindung eine gute Verdünnungsstabilität, wenn
sie in einem Verhältnis
von Wasser zu Standard-Enteisungsflüssigkeit
von bis zu 20 : 1 verdünnt
werden. Die Enteisungsflüssigkeit
der vorliegenden Erfindung zeigt auch eine gute Scherstabilität, was eine
wichtige Eigenschaft ist, da die Flüssigkeit als Spray aufgetragen wird.
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Ausführliche Beschreibung
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Die verdickte Zusammensetzung der
vorliegenden Erfindung ermöglicht
es, dass Enteisungsflüssigkeiten,
die ein Polymer gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten, eine Haltezeit von mehr als 60 Minuten, vorzugsweise
von mehr als 80 Minuten erreichen und den aerodynamischen Test bestehen.
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Typischerweise umfasst eine verdickte
Enteisungs- oder Antivereisungs-Zusammensetzung
(oder Flüssigkeit)
im Wesentlichen folgendes:
- a) 20 bis 70 Gew.-%,
vorzugsweise 40 bis 60 Gew.-% wenigstens eines Glycols,
- b) 0,01 bis 5,0 Gew.-% eines Polymer-Verdickungsmittels,
- c) 0,0 bis 2 Gew.-% wenigstens eines Tensids,
- d) 0,0 bis 1 Gew.-% wenigstens eines Korrosionsinhibitors für Flüssigkeiten,
die auf Glycolen und Wasser basieren,
- e) 0,0 bis 1 Gew.-% wenigstens einer basischen Verbindung, um
einen pH von 7 bis 11 einzustellen,
- f) bis zu 1 Gew.-% anderer typischer Enteisungsflüssigkeitsadditive
wie Antioxidationsmittel, Chelatbildner, und
- g) Wasser als Rest von bis zu 100 Gew.-%.
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Die Gewichtsprozente basieren auf
der gesamten Zusammensetzung oder Enteisungsflüssigkeit. Die Enteisungsflüssigkeit
wird hergestellt, indem man die einzelnen Komponente in einer beliebigen
erwünschten Reihenfolge
in einem Gefäß, das mit
einem Rühren
oder Mischer ausgestattet ist, miteinander vermischt.
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Falls nichts anderes definiert ist,
haben alle hierin verwendeten technischen und wissentschaftlichen Ausdrücke die
gleiche Bedeutung, wie sie üblicherweise
durch den Fachmann verstanden wird, auf den sich die Erfindung bezieht.
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Der Ausdruck "Carbonsäure-Polymere" bedeutet das Einschließen vernetzter
Homopolymere von Carbonsäure-enthaltenden
Monomeren, Copolymere, die eine wesentliche Menge (>20 Gew.-%) an polymerisierten
Carbonsäure-Monomer-Einheiten
enthalten, oder vernetzte Homopolymere oder Copolymere von Monomeren,
die leicht in Carbonsäure-enthaltende
Gruppen überführt werden
können.
Beispielhafte Monomere, die in die letztere Gruppe fallen – aber nicht
auf dieselben beschränkt
-, sind Anhydrid-Monomere wie Maleinsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid
oder Itaconsäureanhydrid
und leicht hydrolysierbare Monomere wie Trimethylsilylacrylat. Der
Ausdruck Carbonsäure-Polymer
wird auch verwendet, um Salzformen solcher Polymere einzuschließen, wenn
das Salz des Polymers durch Nachpolymerisationsreaktion mit Ammoniak,
Amin oder Alkalimetall- oder Erdalkalimetallbase gebildet wird.
Alternativ dazu kann ein Carbonsäure-Monomer durch
Umsetzung mit Ammoniak, Amin oder Alkalimetall- oder Erdalkalimetallbase in eine Salzform überführt werden
und dann durch irgendeines der bekannten Polymerisationsverfahren
in ein Carbonsäure-Polymer überführt werden.
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Das in der vorliegenden Erfindung
verwendete polymere Verdickungsmittel ist ein vernetztes Carbonsäure-Polymer
oder -Copolymer, das in einer Menge von 0,001 bis 10 Gew.-%, bezogen
auf das Gewicht der Beschichtungszusammensetzung, verwendet wird.
Der Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-% wird bevorzugt, wobei der Bereich
von etwa 0,05 bis 2 Gew.-% mehr bevorzugt wird. Die Menge des verwendeten
Verdickungsmittels oder des Viskositätsveränderers ist nicht entscheidend,
sie muss aber ausreichend sein, um die erwünschte Viskosität in wirksamer
Weise zu erreichen. Sie variiert zwischen 0,2 und 2,0 Gew.-%, bezogen
auf die Viskosität,
die sie in der fertigen Enteisungsflüssigkeit erzeugt. Es wird eine
ausreichende Menge verwendet, um eine verdickte Flüssigkeit
mit Zielviskositäten
von 20 000 mPa·s
(cP) bei 0,3 U/min und 1000 mPa·s (cP) bei 30 U/min zu bilden,
wie mit einem Brookfield-RVDV-II+-Viskosimeter unter Verwendung
einer Spindel Nr. 2 oder Nr. 3 bei 20°C gemessen wird. Diese Zielviskositäten sind
Teil der Anforderungen an die Leistungsfähigkeit des Verdickungsmittels,
damit die Flüssigkeit
aerodynamische Tests in Temperaturbereichen von –30°C bis +20°C besteht. Dies erfolgt üblicherweise
auf experimentelle Weise.
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Das vernetzte Carbonsäure-(Co)polymer
ist das Polymerisationsprodukt von 80 bis 100 Gew.-% eines olefinisch
ungesättigten
Carbonsäure-
oder Carbonsäureanhydrid-Monomers,
das wenigstens eine aktivierte olefinische Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung
und wenigstens eine Carboxylgruppe enthält, 0 bis 30 Gew.-% wenigstens
eines hydrophoben Monomers und 0,001 bis etwa 10,0 Gew.-% eines
vernetzenden Monomers. Wenn das Carbonsäure-Monomer ein Carbonsäureanhydrid-Monomer
ist, liegt es in einer Menge von 25 bis 80 Gew.-% vor. Wenn das
vorliegende Carbonsäure-Monomer
Maleinsäureanhydrid
ist, ist es typischerweise mit einem olefinischen Comonomer copolymerisiert,
das aus der Gruppe ausgewählt
ist, bestehend aus α-Olefinen
(C2 bis C18), Vinylestern,
bei denen die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome im Bereich von 3 bis
21 liegt, oder Vinylethern, bei denen die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome
3 bis 21 ist.
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Die Carbonsäure-Monomere, die wenigstens
eine aktivierte >C=C<-Gruppe und eine
Carboxylgruppe enthalten, sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Itaconsäure oder
Maleinsäureanhydrid.
Die bevorzugte Carbonsäure
ist Acrylsäure.
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Die hydrophoben Monomere, die verwendet
werden können,
schließen
die folgenden ein: Alkyl(meth)acrylat(e), wobei die Alkylgruppe
aus C6-C30 ausge wählt ist,
Alkylvinylester von aliphatischen C1-C20-Säuren,
Acrylamide der Formel CH2=CHCONR1R2, wobei R1 und R2 eine C1-C20-Alkylgruppe
sein können,
oder ein Styrol, die Acrylatester, Acrylamide, alkylierte Acrylamide,
Olefine, Vinylester, α-Olefine oder Styrole
einschließen
können.
Repräsentative
höhere
Alkylacrylester sind Decylacrylat, Laurylacrylat, Stearylacrylat,
Behenylacrylat und Melissylacrylat und die entsprechenden Methacrylate.
Wenn das Carbonsäure-Monomer
ein Anhydrid-Monomer ist, wird das hydrophobe Monomer vorzugsweise
aus α-Olefinen und Vinylestern
ausgewählt.
Es wird bevorzugt, dass wenigstens ein hydrophobes Monomer in das
Polymer eingefügt
wird, obwohl ein bestimmtes hydrophobes Monomer nicht entscheidend
ist. Eine ausreichende Menge an hydrophobem Monomer sollte eingefügt werden,
damit auf effektive Weise eine Haltezeit von mehr als 60 Minuten
bereitgestellt werden kann, wobei die Menge typischerweise von 0,001
Gew.-% bis zu 30 Gew.-% reicht, wobei der Bereich von 1 Gew.-% bis
5,0 Gew.-% bevorzugt wird. Die bevorzugten hydrophoben Monomere sind
Laurylmethacrylat, Isodecylmethacrylat, Stearylmethacrylat, tert-Butylacrylamid,
tert-Octylacrylamid, Vinylacetat und Vinylester von aliphatischen
C1-C20-Säuren.
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Homopolymere der Acrylsäure werden
z. B. in US-A-2,798,053 beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung
hydrophob-modifizierter Acrylsäure-Polymere
wird z. B. in US-A-4,421,902, 3,915,921, 4,509,949, 4,923,940, 4,996,274,
5,004,598 und 5,349,030 beschrieben. Diese Polymere haben einen
großen
hydrophilen Anteil (der Acrylsäure-Teil)
und einen geringeren oleophilen Anteil (der z. B. von langkettigen
Alkyl(meth)acrylatestern und langkettigen Vinylalkylestern abgeleitet
sein kann). Diese Polymere werden in einem Reaktionsmedium wie Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln,
halogenierten Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln, aromatischen
Lösungsmitteln,
Ketonen, Estern, Ethern, Alkoholen und Mischungen derselben hergestellt. Die
Mengen der Monomere basieren auf dem kombinierten Gewicht der Monomer-Komponenten.
Es sollte klar sein, dass mehr als ein Carbonsäure-Monomer und mehr als ein
Acrylatester oder Vinylester oder Ether oder Styrol in der Monomer-Beschickung
verwendet werden kann. Ebenfalls brauchbar sind Interpolymere von
hydrophob-modifizierten Monomeren und sterisch stabilisierende,
polymere, oberflächenaktive
Mittel, die wenigstens einen hydrophilen Rest und wenigstens einen
hydrophoben Rest oder eine lineare Block- oder eine zufällige Kamm-Konfiguration
aufweisen, oder Mischungen derselben. Beispiele von sterischen Stabilisatoren, die
verwendet werden können,
sind Hypermer®,
das ein (12-Hydroxystearinsäure)-Polymer
ist, erhältlich
von Imperial Chemical Industries Inc., Pecosil®, das
ein Methyl-3-polyethoxypropylsiloxan-Ω-Phosphat-Polymer
ist, erhältlich
von Phoenix Chemical, und niedermolekulare Blockcopolymere von Ethylenoxid,
Propylenoxid und dergleichen. Die Verwendung von sterischen Stabilisatoren
wie diesen wird in US-A-4,203,877 und 5,349,030 gelehrt.
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Die Polymere können auf eine Weise vernetzt
werden, die in der Technik bekannt ist, indem man in der Monomer-Beschickung
ein geeignetes vernetzendes Monomer in einer Menge von 0,001 bis
4 Gew.-%, vorzugsweise von 1,5 bis 4 Gew.-% einschließt, bezogen
auf das kombinierte Gewicht des Carbonsäure-Monomers und des Comonomers (der Comonomere).
Das vernetzende Monomer ist aus polymerisierbaren Monomeren ausgewählt, die
eine polymerisierbare Vinylgruppe oder CH2=C<-Gruppe und wenigstens
eine andere polymerisierbare Gruppe enthalten, wie einen Polyalkenylpolyether
eines Stammalkohols, der mehr als eine Alkenylethergruppe pro Molekül enthält, wobei
der Stammalkohol wenigstens 2 Kohlenstoffatome und wenigstens 2
Hydroxylgruppen enthält.
Die bevorzugten vernetzenden Monomere sind Allylpentaerythrit, Allylsaccharose,
Trimethylolpropandiallylether, Allylacrylat, Polyacrylatester, Methylen-bis-acrylamid, Trivinylcyclohexan, Divinylbenzol,
Allylether, C6-C12-Dien
oder Mischungen derselben. Die exakte Menge des vernetzenden Monomers,
die verwendet werden soll, variiert in Abhängigkeit von dem ausgewählten Monomer.
Wichtig ist, dass die effektive Menge des vernetzenden Monomers,
das verwendet werden soll, derartig ist, dass das Polymer eine Schleimviskosität, gemessen
durch ein Brookfield-Viskosimeter, von wenigstens 25 000 mPa·s (cP)
hat, wobei wenigstens 40 000 mPa·s (cP) bevorzugt werden,
und dass eine Enteisungsflüssigkeit
hergestellt wird, die einen Scherverdünnungsindex von wenigstens
20, einen Scherverlust von weniger als 15%, eine Haltezeit von wenigstens
60 Minuten hat und den aerodynamischen Test besteht. Dies kann erreicht
werden, indem man wenigstens 1,5% des vernetzenden Monomers verwendet,
wenn das vernetzende Monomer Polyalkinylether von Polyalkoholen
ist. Auch die maximale Menge des zu verwendenden vernetzenden Monomers
ist nicht entscheidend, jedoch kann – wie es für vernetzende Monomere typisch
ist – eine
zu große
Menge an vernetzendem Monomer ein "übervernetztes" Polymer erzeugen.
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Die Polymerisation der Carboxyl enthaltenden
Monomere wird üblicherweise
in Gegenwart eines Radikale bildenden Initiators in einem geschlossenen
Gefäß in einer
inerten Atmosphäre
unter autogenem oder künstlich
induziertem Druck durchgeführt,
oder die wird in einem offenen Gefäß in einer inerten Atmosphäre, gegebenenfalls
unter Rückfluß, bei atmosphärischem
Druck durchgeführt.
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Die Polymerisationstemperatur kann
von 0°C
bis 125°C
oder darunter oder darüber
variiert werden. Die Polymerisation bei 25°C bis 90°C unter Verwendung eines Radikale
erzeugenden Initiators ist im Allgemeinen wirksam, um Monomer-in-Polymer-Umwandlungen
von 75 bis 100% bereitzustellen.
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Die Polymerisationen können unter
Verwendung von Fällungspolymerisation,
Dispersionspolymerisation oder Umkehremulsions- oder Suspensionspolymerisation,
durch diskontinuierliche, halbkontinuierliche oder kontinuierliche
Polymerisation und unter Verwendung der typischen Radikale bildenden
Initiatoren und der typischen Lösungsmittel
erfolgen. Das Rühren
kann jede Rührmethode
sein, die ausreichend ist, um die Aufschlämmung beizubehalten und eine
effektive Wärmeübertragung
zu erhalten, einschließlich
z. B. des Rührens
mit einer Schnecke und von Turbinen mit verdrehtem Rührflügel. Ein
brauchbarer Bereich der Reaktionstemperatur ist der Bereich von
20°C bis
90°C bei
1 Atmosphäre
oder darüber.
Die normale Polymerisationszeit beträgt 3 bis 20 Stunden.
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Eine breite Vielfalt von Glycolen
kann in Flüssigkeiten
der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Typischerweise sind
dies Alkylenglycole mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen und Oxyalkylenglycole
mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen. Diese schließen Ethylenglycol, Propylenglycol,
Diethylenglycol, Dipropylenglycol oder deren Mischungen ein. Es
ist darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Erfindung mit Propylenglycol
besonders gut durchführbar
ist.
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Zusätzliche Bestandteile, die in
den Enteisungsflüssigkeiten
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, schließen solche
ein, die typischerweise in Enteisungsflüssigkeiten gefunden werden.
Diese schließen
die folgenden ein: Tenside, wie Fettalkoholalkoxylate, Alkylsulfonate
oder Mischungen derselben, Korrosionsinhibitoren, Antioxidationsmittel,
Chelatbildner und pH-Regulatoren, um einen pH von 7 bis 11 einzustellen.
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Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung
wurden Beispiele von Enteisungsflüssigkeiten hergestellt und
gemäß den Testprotokollen
getestet, die nachstehend aufgeführt
sind, um die Eigenschaften der Zusammensetzung zu bestimmen, insbesondere
den pseudoplastischen Charakter der Zusammensetzung, und die Zusammensetzung
wurde als Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Haltezeiten und die aerodynamische Leistungsfähigkeit
zu bestimmen. Als Kontrast werden in der Tabelle I Werte einiger
kommerzieller Verdickungsmittel und die berichteten Werte von diskutierten
Patenten des Standes der Technik aufgeführt. Bei dem Test wird eine
Enteisungsflüssigkeit,
die unter Verwendung verschiedener Polymere verdickt wurde und die
auf der folgenden Zusammensetzung basiert, getestet.
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Enteisungsflüssiakeitszusammensetzung
A
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Wie oben festgestellt wurde, ist
die verwendete Menge an Verdickungsmittel oder Viskositätsveränderer nicht
entscheidend, sie muss aber ausreichend sein, um wirksam zu sein,
damit die Zielviskosität
erreicht wird. Sie variiert zwischen 0,2 und 2,0 Gew.-%, bezogen
auf die Viskosität,
die sie in der fertigen Enteisungsflüssigkeit erzeugt. Es wird eine
ausreichende Menge verwendet, um eine verdickte Flüssigkeit
mit Zielviskositäten
von etwa 20 000 mPa·s
(cP) bei 0,3 U/min und etwa 1000 mPa·s (cP) bei 30 U/min herzustellen,
wie durch ein Brookfield-RVDV-II+-Viskosimeter unter Verwendung
einer Spindel Nr. 2 oder Nr. 3 bei 30°C gemessen wurde. Diese Zielviskositäten sind
Teil der Anforderungen an die Leistungsfähigkeit des Verdickungsmittels,
damit die Flüssigkeit
aerodynamische Tests in Temperaturbereichen von –30°C bis +20°C besteht. Dies erfolgt üblicherweise
auf experimentelle Weise. Weiterhin wird die Enteisungszusammensetzung
als eine Enteisungsflüssigkeit
in Bezug auf ihre Haltezeit und ihre aerodynamischen Leistungsfähigkeitswerte
bewertet. Die Enteisungsflüssigkeit
enthält
die zusätzlichen
Zusammensetzungen, die typi scherweise in Enteisungsflüssigkeiten
gefunden werden, die aber die Leistungsfähigkeit nicht wesentlich beeinflussen,
wie Korrosionsinhibitoren.
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Indikatoren der Leistungsfähigkeit
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Die Leistungsfähigkeit von Enteisungsflüssigkeiten
und Antivereisungsflüssigkeiten
wird durch zwei Haupt-ISO-Standardtests (SAE AMS 1428a), d. h. die
Haltezeit, wie sie durch den Water Spray Endurance Test (oder WSET)
gemessen wird, und den Aerodynamic Performance Test festgelegt.
Die Flüssigkeit
muss jedoch andere Tests bestehen, wie sie durch SAE/AMS vorgegeben
sind. Diese Tests schließen
folgende ein: pH, Viskositätsanforderungen
bei verschiedenen Temperaturen, Verdünnungsstabilität, Scherstabilität, Lagerstabilität, physikalische
Eigenschaften des Rohmaterials, Flammpunkt, spezifisches Gewicht,
Brechungsindex, Korrosion von Metallen, Versprödung durch Wasserstoff, Auswirkung
auf transparenten Kunststoff, Auswirkung auf nicht lackierte Oberflächen, Einwirkung
von trockener Luft, Wärmebeständigkeit,
Bioabbaubarkeit, Oberflächenspannung
und Schlüpfrigkeit.
Literaturstellen bezüglich
der Anforderungen, Spezifikationen und Testmethoden der oben aufgeführten Tests
können
in AMS 1428, 1427, 1426, MIL-A-8243, MIL-C-25769, ASTM D93, F503,
D445, D891, D1121, D1296, D1177 und D1331 gefunden werden.
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Für
die Erfindung haben wir zusätzlich
zu den Tests der Haltezeit und der aerodynamischen Leistungsfähigkeit
Tests der rheologischen Eigenschaften durchgeführt, nämlich den Scherverdünnungsindex
(STI) und die Scherstabilität,
um zu bestimmen, ob die Flüssigkeit
ein nicht-newtonsches Fließverhalten
aufweist.
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Scherverdünnungsindex
oder STI
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Dieser Indikator ist das Zahlenverhältnis der
rheologischen Eigenschaften oder der Viskosität der verdickten Enteisungsflüssigkeit
bei 0,3 U/min, verglichen mit der Viskosität bei 30 U/min. Ein höheres STI
wird als besser angesehen. Dies ist kein notwendiger Test oder ein
Standardtest, er sagt aber das Ergebnis des aerodynamischen Tests
voraus. Es ist ein Maß der
Scherverdünnungsnatur
der Zusammensetzung. Die Flüssigkeit
sollte ein nicht-newtonsches Fließen aufwei sen. Die rheologischen
Eigenschaften oder die Viskosität der
verdickten Enteisungsflüssigkeit
werden gemäß ASTM D2196-81,
Methode B, unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters vom Typ
LVT und einer Spindel Nr. 1 oder Nr. 2 bei einer Temperatur zwischen –30°C und +20°C gemessen.
Drei Messungen werden bei 0,3 U/min, 6 U/min und 30 U/min durchgeführt. Die
Ergebnisse werden in mPa·s
(Centipoise (cP)) angegeben.
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Scherstabilität
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Die Scherstabilität oder der Scherverlust, ausgedrückt als
Prozentgehalt (%), ist die Änderung
der rheologischen Eigenschaften der Flüssigkeit, wenn die verdickte
Flüssigkeit
einem Pumpen oder Sprühen
unterzogen wird. Je niedriger der Scherverlust ist, desto besser
ist es. Es ist erwünscht,
dass die Viskosität
der Flüssigkeit
um nicht mehr als ±20%
von der Viskosität
im nicht gescherten Zustand abweicht. Um die Flüssigkeit einem Scheren zu unterziehen,
welches die tatsächlichen
Sprühbedingungen
simuliert, werden 500 ml der Flüssigkeit
bei 20°C
in ein 800 ml Becherglas gegeben und 5 Minuten lang einem Rühren unter
Verwendung eines entgegengesetzt rotierenden Brookfield-Mischers
bei 3500 U/min unterzogen, während
der Rührflügel 25 mm
vom Boden des Becherglases entfernt ist. Man ermöglicht ein Entlüften der
Flüssigkeit
während
einer Zeitspanne von bis zu 24 Stunden nach dem Scheren, bevor sie
weiterhin getestet wird. Die Ergebnisse werden als der durchschnittliche
Viskositätsverlust
nach dem Scheren angegeben, ausgedrückt als Prozent der Viskositäten bei
0,3, 6 und 30 U/min.
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Haltezeit
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Die Haltezeit ist die minimale Zeitspanne,
während
der die Enteisungsflüssigkeit
einen Schutz vor Eis und Schnee bereitstellt, bevor es notwendig
ist, das Flugzeug wieder mit neuer Enteisungsflüssigkeit zu besprühen, wenn
es sich (z. B.) am Boden befindet. Eine längere Haltezeit ist besser.
Der Wassersprühausdauertest
(waten spray endurance test) oder WSET, der auch der Ausdauertest
von gefrorenem Regen (freezing rain endurance test) genannt wird,
ist ein Maß der
Haltezeit. Der Halte- oder Ausdauertest bei hoher Feuchtigkeit (high
humidity holdover oder endurance test) (HHET) wird zuweilen anstelle
von WSET verwendet. Jeder dieser Tests ist so ausgelegt, um die
Einwirkung von Raureif- oder
Reifbedingungen auf ein Flugzeug zu simulieren. In diesen Tests
wird die Enteisungsflüssigkeit
auf eine geneigte Metalloberfläche
oder eine Testplatte aufgetragen und einer niedrigen Temperatur
ausgesetzt, während
Luft hoher Feuchtigkeit oder simulierter Regen über die Testoberfläche geführt wird.
Die Zeitspanne, die bis zu dem Zeitpunkt verstrichen ist, wenn festgestellt
wird, dass das Gefrieren auf der Testplatte beginnt, wird gemessen
und aufgezeichnet. Die Testparameter für den Wassersprühausdauertest
sind die folgenden:
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Arbeitsweise für den Ausdauertest
von gefrierendem Regen (Freezing Rain Endurance Test) (WSET)
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In diesem Test wird unter simulierten
Bedingungen eine Oberfläche,
wie sie auf einem Flugzeug gefunden wird, Regen ausgesetzt, wenn
die Lufttemperatur und die Temperatur der Flugzeughaut unter 0°C liegen.
Der Regen wird simuliert, indem man Wasser mit konstantem Druck
durch Düsen
leitet, die einen Regennebel einer vorgegebenen Tropfengrößenverteilung
und Intensität
erzeugen, wie folgt:
Lufttemperatur: | wird
bei –5°C ± 0,5°C gehalten |
Plattentemperatur: | wird
bei –5°C ± 0,5°C gehalten |
Testplattenneigungen: | 10° ± 0,2° |
Regentropfengröße auf der
Höhe der Testplatte: | durchschnittliche
Tropfengröße 20 μm, und 50%
der Tropfendurchmesser liegen im Bereich von 15 bis 35 μm |
Regenintensität: | 5 ± 0,2 g/dm2 pro h |
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Die Flüssigkeiten werden nach dem
Scheren durch Laborgerätschaften
gemäß dem Scherstabilitätstest durch
gleichmäßiges Gießen bei –5°C ± 0,5°C auf die
Testplatten aufgetragen und fünf
Minuten lang stabilisieren gelassen. Regentropfen werden in einem
gleichmäßig gesteuerten
Fließmuster
aufgetragen, und die Auswirkung auf die Flüssigkeitsoberflächen wird
beobachtet. Nach einer definierten Zeitspanne wird die Eishaftung – falls
eine vorliegt – auf
den Flüssigkeitsoberflächen untersucht.
Die Regenintensität
während
der Zeitspanne des Tests wird gemessen, indem man das Eis wiegt,
das sich auf einer Vergleichskontrollplatte gebildet hat. Die Zeitspanne,
um ein Gefrieren bis zu 2,5 cm am oberen Ende der Testplatte zu
erzeugen, wird aufgezeichnet.
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Nach einer Testdauer von minimal
30 Minuten soll die Testplatte kein Gefrieren 2,5 cm über das
obere Ende der Testplatte hinaus aufzeigen. Nach 120 Minuten ist
der Test beendet, so dass die maximale Haltezeit, die aufgezeichnet
wird, 120 Minuten ist.
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Aerodynamischer Test
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Der aerodynamische Test ist ein Test,
der in einem Windkanal durchgeführt
wird, um sicherzustellen, dass die gesamte Enteisungsflüssigkeit
von den Tragflächen
des Flugzeugs entfernt ist – falls
dies untersucht werden sollte –,
bevor das Flugzeug abhebt. Dies ist ein Test des Bestehens/Nichtbestehens.
In diesem Test wird die Test-Enteisungsflüssigkeit auf eine Tragflächenmodell-Konfiguration
gesprüht,
und die Windgeschwindigkeit wird von 0 auf 70 m/s erhöht, was
sich der Spitzengeschwindigkeit während des Abhebens eines Flugzeugs
annähert.
Die Spitzengeschwindigkeit wird in 30 Sekunden erreicht, und die
Flüssigkeit
muss in weniger als 30 Sekunden, typischerweise innerhalb der ersten
20 bis 25 Sekunden, vollständig
von der Modell-Konfiguration entfernt sein. Dieser Test wird bei
Lufttemperaturen im Bereich von –30°C bis +10°C durchgeführt.
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Zusätzlich zu den obigen Standardtests
wurden die Enteisungsflüssigkeiten
der vorliegenden Erfindung untersucht, um ihre Lagerstabilität und Verdünnungsstabilität gemäß ASTM F503
zu bestimmen. Bei dieser Bestimmung soll die Flüssigkeit weder ein Entmischen
bei der Einwirkung von Hitze oder Kälte noch eine Zunahme der Trübung – verglichen
mit einer frischen Kontrolle – zeigen.
Eine Standardflüssigkeit
mit einem 50 : 50-Verhältnis
von Glycol zu Wasser wird auch mit hartem Wasser (Ref. MIL-C.25769)
in einem Verhältnis von
1 : 1 von Wasser zu Standardflüssigkeit
verdünnt
und mindestens 30 Tage bei 95°C
aufbewahrt. Am Ende dieser Zeitspanne wird eine visuelle Untersuchung
und pH-Messung durchgeführt, und
die Ergebnisse werden mit denjenigen der frischen Probe verglichen.
Zusätzlich
zu den obigen Stabilitätsanforderungen
wurden die Enteisungsflüssigkeiten
30 Tage bei 70°C
gelagert und auf pH und Viskosität
gestestet.
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In der Tabelle I wurden alle Viskositäten bei
20 U/min und in 0,5 gewichtsprozentiger wässriger Polymerlösung gemessen,
außer
wie für
Beispiel 11 angegeben wird, das in einer 0,2%igen Polymerlösung gemessen
wird. Die für
das Polymer angegebenen Mengen sind die Gew.-% an Polymer bezogen
auf das Gesamtgewicht der Enteisungsflüssigkeit. Die Beispiele 1,
2 und 3 sind kommerzielle Verdickungsmittel, die von BF Goodrich
Company erhältlich
sind. Beispiel 1 ist ein vernetztes Homopolymer von Acrylsäure, während Beispiel
2 und Beispiel 3 vernetzte Copolymere von Acrylsäure und einem C10-C30-Alkylacrylat sind. die Beispiele 4 bis
11 berichten Informationen, die aus Beispielen der entsprechenden
Patentliteratur entnommen wurden oder auf denselben basieren.
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Beispiel 12
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Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,50 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
96,7 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 1,50 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 1,80 Gew.-% Allylpentaerythrit, wobei das Copolymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 84
000 cP bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das
Tensid und der Korrosionsinhibitor wurden zugegeben, und die Mischung
wurde gerührt,
bis sie homogen war.
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Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 13
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Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,50 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
96,9 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 1,50 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 1,60 Gew.-% Allylsaccharose, wobei das Copolymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 25
200 mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20 °C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das
Tensid und der Korrosionsinhibitor wurden zugegeben, und die Mischung
wurde gerührt,
bis sie homogen war.
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Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 14
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Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,50 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
96,6 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 1,50 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 1,95 Gew.-% Allylpentaerythrit, wobei das Copolymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 62
000 mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das
Tensid und der Korrosionsinhibitor wurden zugegeben, und die Mischung
wurde gerührt,
bis sie homogen war.
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Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 15
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Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,50 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
96,6 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 1,50 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 1,90 Gew.-% Allylpentaerythrit, wobei das Copolymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 52
000 mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosie rung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das
Tensid und der Korrosionsinhibitor wurden zugegeben, und die Mischung
wurde gerührt,
bis sie homogen war.
-
Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 16
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Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,50 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
96,5 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 1,50 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 2,00 Gew.-% Allylpentaerythrit, wobei das Copolymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 44
000 mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das
Tensid und der Korrosionsinhibitor wurden zugegeben, und die Mischung
wurde gerührt,
bis sie homogen war.
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Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 17
-
Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,50 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
96,8 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 1,50 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 1,70 Gew.-% Allylsaccharose, wobei das Copolymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 29
000 mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das
Tensid und der Korrosionsinhibitor wurden zugegeben, und die Mischung
wurde gerührt,
bis sie homogen war.
-
Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 18
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Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,50 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Polymers,
umfassend 98,4 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure und 1,60 Gew.-% Allylsaccharose,
wobei das Polymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 28
200 mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das
Tensid und der Korrosionsinhibitor wurden zugegeben, und die Mischung
wurde gerührt,
bis sie homogen war.
-
Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 19
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Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,62 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
96,6 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 1,50 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 1,90 Gew.-% Allylsaccharose, wobei das Polymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 27
000 mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das
Tensid und der Korrosionsinhibitor wurden zugegeben, und die Mischung
wurde gerührt,
bis sie homogen war.
-
Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 20
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Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,51 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
95,6 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 3,00 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 1,40 Gew.-% Allylpentaerythrit, wobei das Polymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 82
500 mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert: Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das
Tensid und der Korrosionsinhibitor wurden zugegeben, und die Mischung
wurde gerührt,
bis sie homogen war.
-
Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 21
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Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,57 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
95,6 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 3,00 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 1,40 Gew.-% Allylpentaerythrit, wobei das Copolymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 73
000 mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das
Tensid und der Korrosionsinhibitor wurden zugegeben, und die Mischung
wurde gerührt,
bis sie homogen war.
-
Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 22
-
Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,55 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
96,9 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 1,50 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 1,60 Gew.-% gleicher Mengen von Allylsaccharose und Allylpentaerythrit,
wobei das Copolymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 38
250 mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das Tensid und der Korrosionsinhibitor
wurden zugegeben, und die Mischung wurde gerührt, bis sie homogen war.
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Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 23
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Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,85 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
95,5 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 1,50 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 3,00 Gew.-% gleicher Mengen von Allylsaccharose und Allylpentaerythrit,
wobei das Copolymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 300
mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das Tensid und der Korrosionsinhibitor
wurden zugegeben, und die Mischung wurde gerührt, bis sie homogen war.
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Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 24
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Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,59 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
96,6 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 1,50 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 1,50 Gew.-% einer Kombination gleicher Mengen von Allylpentaerythrit
und Allylsaccharose, wobei das Copolymer eine Brookfield-Schleimviskosität von 26 800
mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das
Tensid und der Korrosionsinhibitor wurden zugegeben, und die Mischung wurde
gerührt,
bis sie homogen war.
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Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
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Beispiel 25
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Eine Flugzeug-Enteisungsflüssigkeit
vom Typ IV, die auf der Zusammensetzung A basiert, wurde wie folgt
hergestellt:
0,78 Gew.-% eines vernetzten, hydrophob-modifizierten
Carbonsäure-Copolymers, umfassend
96,0 Gew.-% polymerisierte Acrylsäure, 1,50 Gew.-% Stearylmethacrylat
und 2,50 Gew.-% einer Kombination gleicher Mengen von Allylpentaerythrit
und Allylsaccharose, wobei das Copolymer eine Brookfield- Schleimviskosität von 24 300
mPa·s
(cP) bei einer Polymerdosierung von 0,5 Gew.-% hat, wurde in Wasser
unter starkem Rühren
bei 20°C
dispergiert. Die Kaliumhydroxid-Lösung wurde unter Rühren zugegeben,
um das Copolymer zu neutralisieren. Das 1,2-Propylenglycol, das
Tensid und der Korrosionsinhibitor wurden zugegeben, und die Mischung wurde
gerührt,
bis sie homogen war.
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Die erhaltene Enteisungsflüssigkeit
wurde im Hinblick auf die Viskosität, STI und die Scherbeständigkeit
getestet. Die Zusammensetzung wurde dann in einer Enteisungsflüssigkeit
verwendet, um die Tests der Wassersprühausdauerzeit und der aerodynamischen
Leistungsfähigkeit
gemäß den Leistungsfähigkeitsanforderungen
an Flüssigkeiten
vom SAE Typ IV durchzuführen,
die in AMS 1428A beschrieben werden. Die Ergebnisse sind nachstehend
aufgeführt.
-
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Wie aus den Ergebnissen der Beispiele
ersichtlich ist, erreichen die verdickten Enteisungsflüssigkeiten,
in denen Verdickungsmittel gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, Haltezeiten von mehr als 60 Minuten,
wobei Haltezeiten von mehr als 80 Minuten und sogar von mehr als
100 Minuten erreicht werden, die größer sind als die Anforderungen
an Flüssigkeiten
vom Typ IV. Haltezeiten-Tests und aerodynamische Tests konnten nicht
bei allen untersuchten Polymeren durchgeführt werden, und so werden diese
Beispiele als N/T (kein Test) berichtet. Aber diese Beispiele stützen die
Erfindung, und es wird erwartet, dass sie günstige Haltezeit-Ergebnisse
und günstige
aerodynamische Ergebnisse ergeben. Enteisungsflüssigkeiten, bei denen Verdickungsmittel
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, erfüllen
auch alle Stabilitätsanforderungen,
die in den Testmethoden beschrieben werden. Die Flüssigkeiten
und ihre Verdünnungen zeigten
keine signifikanten Änderungen
des pH-Wertes, der
Viskosität
und der Trübung
nach der Alterung, verglichen mit der ursprünglichen Flüssigkeit. Diesen Ergebnissen
können
Ergebnisse mit Verdickungsmitteln gegenübergestellt werden, die gemäß dem Stand
der Technik offenbart werden, wie sie für Flüssigkeiten vom Typ II verwendet
werden, mit Haltezeiten zwischen 25 und 40 Minuten. Als Perspektive
erreicht auch die verdickte Flüssigkeit,
die in US-A-5,461,100 offenbart wird, die auf der Verwendung eines
assoziativen Verdickungsmittels basiert und einen unterschiedlichen
Mechanismus aufweist, als das verdickte Carbonsäure-Verdickungsmittel der vorliegenden
Erfindung, eine Haltezeit von 70 bis 80 Minuten. Die Enteisungsflüssigkeiten der
vorliegenden Erfindung erreichen die erforderlichen Haltezeiten
und die aerodynamische Leistungsfähigkeit unter Verwendung eines
polymeren Verdickungsmittels, das ein vernetztes, hydrophob-modifiziertes
Polymer ist, das eine Schleimviskosität von wenigstens 20 000 mPa·s (cP)
hat und eine Leistungsfähigkeit
von wenigstens 20 im STI-Test und einen Scherverlust weniger als
15% erreicht. Die bevorzugte Leistungsfähigkeit der Enteisungsflüssigkeit
gemäß der vorliegenden
Erfindung wurde erreicht, wenn das verdickende Polymer eine Schleimviskosität von wenigstens
40 000 mPa·s
(cP) und ein STI von wenigstens 25 bei einem Scherverlust von wenigstens
12% (wobei weniger als 10% mehr bevorzugt werden) in der verdickten
Flüssigkeit
hatte.
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Die Enteisungsflüssigkeit gemäß der Erfindung
erfüllt
leicht die Anforderungen an Enteisungsflüssigkeiten vom Typ IV, wie
oben beschrieben wurde. Selbst wenn die Enteisungsflüssigkeit
eine hohe Grenzviskosität
(Fließgrenze)
hat, was eine längere
Haltezeit gewährleistet,
erreichen die neuen Verdickungsmittel unerwartet gute Abfließeigenschaften.
Unter Verwendung des neuen Verdickungsmittels ist es daher möglich, den Konflikt
zwischen den beiden Eigenschaften Haltezeit und Abfließen zu lösen. Das überraschende
Ergebnis ist offensichtlich auf das unerwartet ausgeprägte pseudoplastische
Verhalten des beschriebenen Verdickungsmittels zurückzuführen, welches
zu einer deutlichen Abnahme der Viskosität führt, wenn das Scheren zunimmt, und
demgemäß auf die
geringe Schichtdicke, die für
den Film der Enteisungszusammensetzung in dem aerodynamischen Akzeptanztest
notwendig ist.