RU2167180C1

RU2167180C1 - Antiicing composition

Info

Publication number: RU2167180C1
Application number: RU2000123798/04A
Authority: RU
Inventors: И.В. Морозов; М.В. Ачкеева; Н.С. Колмычков
Original assignee: Морозов Игорь Васильевич; Ачкеева Маргарита Владимировна; Колмычков Николай Сергеевич
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2001-05-20

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: composition comprises two or three atomic alcohols, ammonium acetate, magnesium acetate and water. Ammonium acetate and magnesium acetate are essentially aqueous solution resulting from evaporation of mixture of by-product and wash water in manufacture of ammonium fertilizers to concentration of 20-60 %, content of 2 or 3 atomic alcohols being 0.1-10 wt. % of final composition. EFFECT: wider range of antiicing compositions having higher efficiency and multifunctional range of application for prophylactic treatment of road coverings and for handling thick and thin layers of ice and during snowfalls. 5 cl, 2 dwg, 3 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к химической промышленности и касается противогололедных композиций. The invention relates to the chemical industry and relates to deicing compositions.

Проблема борьбы со снежно-ледовыми образованьями существует давно, однако и до сих пор она до конца не решена. The problem of combating snow and ice formations has existed for a long time, however, it still has not been completely resolved.

Борьбу с зимней скользкостью ведут по трем направлениям:
- улучшать сцепление колес с обледенелым покрытием;
- удалять снежно-ледовые образования с дорожного покрытия;
- предотвращать образование скользкости.Winter slippery is fought in three directions:
- improve the grip of the wheels with icy coating;
- remove snow and ice formations from the road surface;
- prevent slippage.

В соответствии с этими направлениями разработаны различные способы борьбы с зимней скользкостью:
- фрикционный;
- тепловой;
- механический;
- химический;
- биохимический.In accordance with these directions, various methods have been developed to combat winter slippage:
- frictional;
- thermal;
- mechanical;
- chemical;
- biochemical.

Имеется еще целый ряд отечественных разработок неорганических и смешанных противогололедных средств, пригодных для климатических условий нашей страны. Это такие средства, как ННКХ, состоящий на 90% из чешуированного хлористого кальция и на 10% из состава ННК (смесь нитритов и нитратов кальция). Данное средство применяется в виде 30%-ного раствора. There is still a whole series of domestic developments of inorganic and mixed anti-icing products suitable for the climatic conditions of our country. These are such products as NNH, which consists of 90% of flaky calcium chloride and 10% of the composition of NW (a mixture of nitrites and calcium nitrates). This tool is used in the form of a 30% solution.

В США запатентовано средство, содержащее хлориды натрия и калия в соотношении от 1: 1 до 4: 1 и добавку мочевины в количестве 1-4 мас.%. Это средство может применяться как в твердом виде, так и в виде раствора. In the United States a patented product containing sodium and potassium chlorides in a ratio of 1: 1 to 4: 1 and an addition of urea in an amount of 1-4 wt.%. This tool can be used both in solid form and in the form of a solution.

В России также запатентовано подобное АНС средство, содержащее наряду с нитратом кальция и мочевины нитрат магния, фосфаты и формальдегидный полимер. In Russia, a similar ANS product has also been patented, which contains, along with calcium nitrate and urea, magnesium nitrate, phosphates, and a formaldehyde polymer.

Эти реагенты быстро взаимодействуют со льдом, но обладают недостаточно хорошей плавящей способностью, кроме того, в связи с высокой стоимостью данных реагентов они имеют ограниченный круг применения. These reagents quickly interact with ice, but have not enough good melting ability, in addition, due to the high cost of these reagents, they have a limited range of applications.

Наиболее близким аналогом по существу является противогололедная композиция, содержащая 2-3-атомные спирты, ацетат аммония, ацетат магния и воду. (Патент ЕР 0490796, кл. C 09 K 3/18, опубликован 12.12.91). The closest analogue is essentially a deicing composition containing 2-3 atomic alcohols, ammonium acetate, magnesium acetate and water. (Patent EP 0 490 796, class C 09 K 3/18, published 12.12.91).

К недостаткам следует отнести большие потери реактива при его использовании в связи с его высокой испаряемостью, недостаточно высокую экологичность и невысокую удерживаемость на дорожном покрытии. The disadvantages include the large losses of the reagent when it is used in connection with its high volatility, insufficient environmental friendliness and low retention on the road surface.

Задачей данного изобретения является расширение арсенала противогололедных композиций с повышенной эффективностью и многофункциональным диапазоном использования, как для профилактической обработки дорожных покрытий, так и для работы с толстыми и тонкими слоями монолитного льда и во время снегопада и безопасности для окружающей среды. The objective of the invention is to expand the arsenal of anti-icing compositions with increased efficiency and a multifunctional range of use, both for the preventive treatment of road surfaces and for working with thick and thin layers of monolithic ice and during snowfall and environmental safety.

Эта задача решается тем, что противогололедная композиция содержит 2-3-атомные спирты, ацетат аммония, ацетат магния и воду, при этом ацетат аммония и ацетат магния она содержит в виде водного раствора, полученного при выпаривании смеси побочного продукта и промывных вод при производстве аммонийных удобрений до концентрации 20-60%, причем содержание 2-3-атомных спиртов составляет 0,1-10 мас.% от готовой композиции. This problem is solved in that the deicing composition contains 2-3 atomic alcohols, ammonium acetate, magnesium acetate and water, while it contains ammonium acetate and magnesium acetate in the form of an aqueous solution obtained by evaporation of a mixture of by-product and washing water in the production of ammonium fertilizers to a concentration of 20-60%, and the content of 2-3-atomic alcohols is 0.1-10 wt.% of the finished composition.

В качестве 2-3-атомных спиртов противогололедная композиция содержит глицерин и/или этиленгликоль. As 2-3-atomic alcohols, the anti-icing composition contains glycerin and / or ethylene glycol.

При этом противогололедная композиция может дополнительно содержать одноатомные спирты, в качестве которых используют метанол и/или этанол, а также она может дополнительно содержать ацетат кальция и/или ацетат калия, и/или ацетат натрия. Moreover, the anti-icing composition may additionally contain monohydric alcohols, which are used as methanol and / or ethanol, and it may further contain calcium acetate and / or potassium acetate, and / or sodium acetate.

Были проведены сравнительные испытания заявленной композиции и раствора NaCl на способность к расплавлению льда при различных температурах. Для испытаний использовался специально приготовленный лед толщиной 30 мм в плоской плексигласовой чаше. Температура в морозильной камере регулировалась с точностью 0,5^oC. Образец противогололедной композиции в виде жидкости наносился на поверхность произвольно.Comparative tests were conducted of the claimed composition and NaCl solution for the ability to melt ice at various temperatures. For testing, specially prepared ice 30 mm thick was used in a flat plexiglass bowl. The temperature in the freezer was controlled with an accuracy of 0.5 ^o C. A sample of the anti-icing composition in the form of a liquid was applied to the surface arbitrarily.

Через определенные временные интервалы производился сбор раствора. Результаты приведены в таблице (по объему выделенного раствора). At certain time intervals, the solution was collected. The results are shown in the table (by volume of the selected solution).

Из таблицы видно, что плавящая способность заявленной композиции намного превышает аналогичный показатель раствора NaCl. Особенно эта разница велика при низких температурах. The table shows that the melting ability of the claimed composition far exceeds that of a NaCl solution. This difference is especially great at low temperatures.

Температура замерзания противогололедного средства является важнейшей его характеристикой. The freezing temperature of the anti-icing product is its most important characteristic.

Температура замерзания - это температура, при которой образуются новые кристаллы льда. Вблизи температуры замерзания (ожидаемой) раствор противогололедного реагента "затравляется" замороженными кристаллами того же реагента, чтобы предотвратить его переохлаждение. The freezing temperature is the temperature at which new ice crystals form. Near the freezing point (expected), the deicing reagent solution is “seeded” with frozen crystals of the same reagent to prevent its overcooling.

Охлаждение раствора продолжается не менее 10 мин после достижения температуры замерзания. За температуру замерзания принимается температура в точке пересечения кривых зависимости температуры от времени до и после начала замораживания. The cooling of the solution continues for at least 10 minutes after reaching the freezing point. The freezing temperature is the temperature at the intersection of the curves of the temperature versus time before and after the start of freezing.

Для проведения указанных испытаний использовалось следующее оборудование:
- охлаждающая ванна, представляющая собой 3-литровый сосуд Дьюара, заполненная жидким азотом;
- прозрачный сосуд Дьюара емкостью 300 мл с раствором противогололедного средства;
- мешалка лабораторная из нержавеющей стали, приводимая в действие лабораторным моторчиком.The following equipment was used to carry out these tests:
- a cooling bath, which is a 3-liter Dewar vessel, filled with liquid nitrogen;
- a transparent Dewar vessel with a capacity of 300 ml with a solution of deicing agents;
- laboratory stirrer made of stainless steel, driven by a laboratory motor.

Испытания растворов для каждой концентрации повторялись до получения сопоставимых результатов. Результаты представлены на графике фиг. 1. Testing solutions for each concentration was repeated until comparable results were obtained. The results are shown in the graph of FIG. 1.

Борьба с гололедом ведется в основном за счет ослабления или устранения сцепления между льдом и дорожным покрытием. Поэтому также были проведены испытания на подмыв. В наших испытаниях использовались контролируемые и однородные состояния льда и подложки (асфальт). The fight against ice is mainly due to weakening or elimination of adhesion between the ice and the road surface. Therefore, washing tests were also carried out. In our tests, controlled and uniform conditions of ice and substrate (asphalt) were used.

При испытаниях площадь подмыва рассчитывалась на 1 мл противогололедной композиции. Толщина льда при всех температурах составляла 18 мм. In tests, the washout area was calculated per 1 ml of anti-icing composition. The ice thickness at all temperatures was 18 mm.

Техническим результатом данного изобретения является создание экологичной композиции с температурой эвтектики -39 град. С, с высокой плавящей способностью, не агрессивной при воздействии на металл, а также снижение расхода композиции и расширение ассортимента противогололедных составов и композиций. The technical result of this invention is the creation of an environmentally friendly composition with a eutectic temperature of -39 degrees. C, with high melting ability, not aggressive when exposed to metal, as well as reducing the consumption of the composition and expanding the range of anti-icing compositions and compositions.

Это обеспечивается за счет того, что ацетат аммония и ацетат магния содержатся в комплексном соединении в виде водного раствора с концентрацией 20-60%. А само соединение является отходом. Кроме того, только подобранное соотношение компонентов в составе будет обеспечивать необходимый результат. Заявленная композиция - прозрачная бесцветная жидкость без посторонних включений. Композиция нетоксична, негорючая, невзрывоопасна, неагрессивна по отношению к алюминию АМЦ, дюралюминию ДЛ-16 и бетону марки 400. Температура эвтектики -39 град. С. Состав композиций представлен в примерах 1-3 (см. в конце описания). This is due to the fact that ammonium acetate and magnesium acetate are contained in the complex compound in the form of an aqueous solution with a concentration of 20-60%. And the connection itself is a waste. In addition, only a selected ratio of the components in the composition will provide the desired result. The claimed composition is a clear, colorless liquid without impurities. The composition is non-toxic, non-combustible, non-explosive, non-aggressive with respect to aluminum AMC, duralumin DL-16 and concrete grade 400. The eutectic temperature is -39 degrees. C. The composition is presented in examples 1-3 (see the end of the description).

Были проведены испытания на коррозионную активность. Для испытаний использовались образцы некорродированной кузовной стали. Результаты оценивались по потере массы стали через 20 дней. Было отмечено, что композиция неагрессивна и при ее воздействии на металл происходит заметное торможение коррозии во времени. Композицию можно рекомендовать для профилактической обработки дорожных покрытий, использовать ее во время снегопадов и для борьбы с тонкими слоями монолитного льда при температурах до минус 39 град. С. Данную композицию можно применять в случаях наличия толстого монолитного льда и утрамбованного слежавшегося снега при температурах до минус 39^oC.Corrosion tests were carried out. For testing, samples of non-corroded body steel were used. The results were evaluated by the mass loss of steel after 20 days. It was noted that the composition is non-aggressive and when it acts on the metal, there is a noticeable inhibition of corrosion over time. The composition can be recommended for the preventive treatment of road surfaces, use it during snowfalls and to combat thin layers of monolithic ice at temperatures up to minus 39 degrees. C. This composition can be used in cases of thick monolithic ice and compacted packed snow at temperatures up to minus 39 ^o C.

Эти испытания проводились с целью определения оценки оптимальных норм расхода реагента для различных температур (см. графики на фиг. 1 и 2). These tests were carried out in order to determine the assessment of the optimal consumption rates of the reagent for various temperatures (see graphs in Figs. 1 and 2).

Claims

1. Deicing composition containing 2 to 3 atomic alcohols, ammonium acetate, magnesium acetate and water, characterized in that it contains ammonium acetate and magnesium acetate in the form of an aqueous solution obtained by evaporation of a mixture of by-product and washing water in the production of ammonium fertilizers to a concentration of 20-60%, and the content of 2 to 3 atomic alcohols is 0.1 to 10 wt.% of the finished composition.

2. The anti-icing composition according to claim 1, characterized in that it contains glycerol and / or ethylene glycol as 2 to 3 atomic alcohols.

3. Deicing composition according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it further comprises monohydric alcohols.

4. Deicing composition according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it contains methanol and / or ethanol as monohydric alcohols.

5. Deicing composition according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it further comprises calcium acetate and / or potassium acetate and / or sodium acetate.