Результат интеллектуальной деятельности: ПРОТИВОГОЛОЛЕДНАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫХ ПОЛОС АЭРОДРОМОВ

Изобретение относится к способам подавления или уменьшения обледенения, или образования снега на поверхности с помощью антиобледенительных составов.

Химическую защиту от обледенения регулярно применяют во время зимнего сезона для безопасности движения на дорожных магистралях, а также в жилых и торговых зонах, включая участки для парковки, пешеходные дорожки, подъездные пути и т.п. Аэропорты и авиабазы также используют сочетание механических устройств и антиобледенительных химикатов, чтобы обеспечить безопасность полетов в зимние месяцы.

Известна противогололедная жидкость, содержащая водный раствор ацетата щелочного металла или смеси ацетатов щелочных металлов, смешанных с фосфатом щелочного металла и с водорастворимыми соединениями триазола, имидазола или их смеси, при следующих соотношениях компонентов, мас.%: ацетат щелочного металла или смесь ацетатов щелочных металлов - (25-60), фосфат щелочного металла - (0,01-0,5), водорастворимые соединения триазола, имидазола или их смеси - (0,01-1,0), остальное - вода (см. патент RU №2017785, кл. С08К 3/18, 1991 г.).

Однако данная противогололедная жидкость является экологически вредной ввиду использования в качестве ингибиторов коррозии металлов водорастворимых соединений триазола (например, бензотриазола), имидазола или их смеси, а согласно ГОСТ 12.1.005-88 бензотриазол имеет третий класс опасности. Кроме того, изготовление данной противогололедной жидкой композиции в холодное время года связано с большими энергозатратами, поскольку для обеспечения хорошей растворимости уксуснокислых солей щелочных металлов в воде необходима температура 18-25°С. Таким образом, для приготовления этой жидкой композиции необходимы либо специально отапливаемые помещения, либо специальные средства для подогрева камеры смешения. Все это - ограничивает сферу использования известного способа.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является противогололедная жидкость для взлетно-посадочных полос аэродромов, содержащая ацетат калия, воду и противокоррозионную присадку, включающую бензоат натрия (см. патент RU №22205854, кл. С09К 3/18, 10.06.2003).

Однако данная противогололедная жидкость имеет недостаточную экологическую безопасность, что сужает область ее использования.

В основу изобретения поставлена задача по обеспечению возможности получения экологически более безопасной противогололедной жидкости и с высоким показателем ингибирования коррозии металлов.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность увеличить экологическую безопасность и уменьшить коррозионную активность противогололедной жидкости.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что противогололедная жидкость для взлетно-посадочных полос аэродромов содержит ацетат калия, воду и противокоррозионную присадку, включающую бензоат натрия, при этом она дополнительно содержит формиат калия, а противокоррозионная присадка дополнительно содержит бензотриазол, дигидрофосфат натрия, тетраборат натрия, диэтаноламид на основе кислот подсолнечного масла, диэтаноламин, кремнийорганический ПАВ катионного типа, при этом противогололедная жидкость имеет следующий состав (мас.%):

при этом суммарное содержание ацетата калия и формиат калия составляет 50-52, а рН противогололедной жидкости от 7 до 10.

В ходе проведенных исследований было установлено, что представляется возможность за счет использования ацетата и формиата щелочного металла повысить экологичность, поскольку соли органических кислот подвергаются биоразложению и не содержат опасных хлорид-ионов, а наличие ингибиторов коррозии позволяет уменьшить вредное коррозионное воздействие противогололедных материалов на автомобили, инженерные сооружения на дорогах и поверхность покрытия, что значительно расширят спектр применения данных противогололедных жидкостей, особенно там, где их применение необходимо в местах, связанных с использованием техники для пассажирских перевозок, в первую очередь взлетно-посадочных полос аэродромов.

В частности, дигидрофосфат натрия, вносящий в состав является ингибитором черных и некоторых цветных металлов и позволяет сдвинуть рН в щелочную область, бензоат натрия - ингибитор металлов и в условиях атмосферы, хорошо работает в условиях тонких исчезающих от высыхания пленках, что характерно для самолетных конструкций, а ПАВ катионного типа на основе кремнийорганических соединений выполняет дополнительную функцию - уменьшают воздействие реагента на бетон в 1.5 раза.

Из приведенных ниже примеров следует, что данная противогололедная жидкость является оптимальной и обеспечивает требуемый технический результат.

Пример 1

Основные эксплуатационные свойства жидких противогололедных реагентов определяются: плавящей способностью, возможным температурным интервалом их применения, сцепными свойствами дорожного покрытия или взлетной полосы после применения реагента, коррозионной активностью, воздействием на бетонные покрытия и экологическими последствиями для окружающей среды.

Преимущество имеет тот реагент, который при равном содержании плавящих лед соединений имеет большее значение плавящей способности и минимальную температуру начала кристаллизации. Это означает, что данный реагент имеет меньшую норму использования и больший температурный интервал применения. Использование такого реагента наносит меньший вред окружающей среде и его использование экономически выгоднее.

В таблицах приведены эксплуатационные свойства реагента, отвечающего формуле изобретения, следующего состава.

37,5% ацетат калия (КА), 12,5% формиат калия (КФ), 0,001% бензотриазол (БТА), 0,5% бензоат натрия (БН), 0,1% дигидрофосфат натрия (ДТФН), 0,1% диэтаноламид на основе кислот подсолнечного масла (ДЭАПМ), 0,5% диэтаноламин (ДЭА), 0,05% кремнийорганический ПАВ (КПАВ) и 48,75% вода. В таблицах также приведены данные аналога реагента заявляемого состава.

Для сравнения эффективности применения различных противогололедных материалов, учитывающей их индивидуальные свойства, используют понятие «равновесная плавящая способность».

Равновесная плавящая способность P_t - это максимально возможное количество льда, которое способно расплавить 1 г противогололедного вещества при определенных температурных условиях при достижении равновесия в системе реагент-лед.

Расчет равновесной плавящей способности P_t проводят по формуле.

P_t=C₁/C₂-l,

где C₁ - исходная концентрация плавящих лед химических веществ в реагенте, С₂ - конечная - равновесная концентрация веществ в растворе после плавления льда или снега, соответствующая температуре начала кристаллизации раствора при рассматриваемых условиях.

Значение равновесной плавящей способности при -5°С заявляемого состава равно 3,5 г/г. Равновесное значение плавящей способности аналога при аналогичных условиях составляет 3,2 г/г, что на 9% меньше, чем у данного состава реагента. Соответственно нормы применения данного реагента при -5°С на 9% меньше, чем аналога.

Нормы применения жидких реагентов рассчитываются по формуле

где W_c - влажность снега, вес.%; W_p - процентное содержание воды в реагенте; P_t - плавящая способность реагента, г/г; N_t - норма применения реагента, г/м².

С экономической и экологической точек зрения данный состав более предпочтителен, чем раствор ацетата калия.

Вязкость растворов напрямую связана с их скользкостью, т.е. коэффициентом сцепления колеса с дорогой.

Чем выше вязкость жидкости, тем в меньшей степени колесо при контакте с влажной дорогой выдавливает пленку реагента, тем менее надежно сцепление колеса с дорогой.

В таблице приведены значения вязкости раствора заявляемого состава и аналога.

Из таблицы видно, что вязкость заявляемого состава в широком температурном интервале его применения меньше, чем у аналога на 13%.

Реагент заявляемого состава более предпочтителен, так сцепные свойства покрытия, обработанного данным составом, выше, чем у аналога.

Испытания проводились в соответствии с нормативными требованиями р. 3.2. п. 7 ОСТ 54-0-830.74-99. При заявленном составе ингибитора показатели скорости коррозии различных материалов в среде реагента соответствуют нормативным требованиям.

Испытания проводились в соответствии с «Методическими указаниями по определению морозостойкости бетона поверхностного слоя покрытий аэродромов» на автоматизированной установке, обеспечивающей понижение и выдерживание температуры воздушной среды в рабочем объеме камеры, равной -30°С. За критерий морозостойкости бетона принимался объем разрушения поверхностного слоя образцов, приведенный к площади испытываемой грани, в размере 0,04 см³/см², что соответствует стандартным (ГОСТ 10060-95) критериям по потере массы в пересчете на одну грань. Испытания проводились в сравнении с NaCl.

Противогололедный реагент данного состава соответствует установленным требованиям ОСТ 54-0-830.74-99 по коррозионному воздействию на цементобетон.

Пример 2

Состав: 34% КА + 18% КФ + 0,005% БТА + 0,3% БН + 0,05% ДГФН + 0,5% ДЭАПМ + 0,3% ДЭА + 0,1% КПАВ + 46,75% вода.

Значение равновесной плавящей способности при -5°С заявляемого состава равно 3,7 г/г. Равновесное значение плавящей способности аналога при аналогичных условиях составляет 3,2 г/г, что на 13% меньше, чем у данного состава реагента. Соответственно нормы применения данного реагента при -5°С на 13% меньше, чем аналога.

С экономической и экологической точек зрения данный состав более предпочтителен, чем раствор ацетата калия.

Динамическая вязкость противогололедных составов при различных температурах.

Из таблицы видно, что вязкость заявляемого состава в широком температурном интервале его применения меньше, чем у аналога на 18%.

Реагент заявляемого состава более предпочтителен, так сцепные свойства покрытия, обработанного данным составом, выше, чем у аналога.

Испытания проводились в соответствии с нормативными требованиями р. 3.2. п. 7 ОСТ 54-0-830.74-99. При заявленном составе ингибитора показатели скорости коррозии различных материалов в среде реагента соответствуют нормативным требованиям.

Противогололедный реагент данного состава соответствует установленным требованиям ОСТ 54-0-830.74-99 по коррозионному воздействию на цементобетон.

Пример 3.

Состав: 30% КА + 20% КФ + 0,01% БТА + 0,1% БН + 0,01% ДГФН + 0,3% ДЭАПМ + 0,7% ДЭА + 0,01% КЛАВ + 48,87% вода.

Значение равновесной плавящей способности при -5°С заявляемого состава равно 3,8 г/г. Равновесное значение плавящей способности аналога при аналогичных условиях составляет 3,2 г/г, что на 16% меньше, чем у данного состава реагента. Соответственно нормы применения данного реагента при -5°С на 16% меньше, чем аналога.

С экономической и экологической точек зрения данный состав более предпочтителен, чем раствор ацетата калия.

Из таблицы видно, что вязкость заявляемого состава в широком температурном интервале его применения меньше, чем у аналога на 20%.

Реагент заявляемого состава более предпочтителен, так сцепные свойства покрытия, обработанного данным составом, выше, чем у аналога.

Испытания проводились в соответствии с нормативными требованиями р. 3.2. п. 7 ОСТ 54-0-830.74-99. При заявленном составе ингибитора показатели скорости коррозии различных материалов в среде реагента соответствуют нормативным требованиям.

Противогололедный реагент данного состава соответствует установленным требованиям ОСТ 54-0-830.74-99 по коррозионному воздействию на цементобетон.

Настоящее изобретение может быть использовано для подавления или уменьшения обледенения, или образования снега на различные рода поверхностях, в первую очередь, поверхности взлетно-посадочных полос аэродромов с помощью противогололедных жидкостей.