Композиция для борьбы с обледенением и защиты от обледенения поверхностей летательного аппарата (варианты)

 

Изобретение относится к новой и улучшенной жидкой композиции для борьбы с обледенением и защиты от него на поверхностях летательного аппарата. Композиция содержит основное соединение, представляющее собой пропиленгликоль в количестве от 35,0 до 55,0 мас.%, разбавитель в виде воды в количестве от 44,0 до 65,0 мас.%, первое неионное поверхностно-активное вещество с HLB от 4 до 17 в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас.%, второе неионное поверхностно-активное вещество с HLB от 5 до 18 в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас.%, причем указанное второе неионное ПАВ имеет HLB по меньшей мере на две единицы выше, чем указанное первое неионное ПАВ, и имеет молекулярную массу, превышающую молекулярную массу первого неионного ПАВ; эмульгатор в виде поликарбоксилата в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас.% и регулятор рН в интервале от 6 до 10 в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас.% по отношению к указанной композиции. Так же описаны композиции, содержащие в качестве основы этиленгликоль или смесь этиленгликоля и пропиленгликоля в количестве от 35,0 до 80,0 мас.%, а разбавитель - в количестве от 19,5 до 65,0 мас.%. Технический результат: получение жидкости, достижение предназначения которой не зависит от применения загущающих средств. 3 с. и 48 з.п.ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к новой и улучшенной жидкой композиции для борьбы с обледенением и защиты от обледенения, главным образом, для применения на поверхностях летательного аппарата. Конкретнее, композиция для борьбы/защиты от обледенения представляет собой однофазную жидкость с низкой скоростью диффузии для задержки начала и развития замерзания воды на обработанных поверхностях в периоды выпадения осадков.

Жидкости для борьбы с обледенением используются для удаления замерзших или частично замерзших осадков льда и снега с поверхностей, которые, в соответствии с требованиями, должны быть свободны от такого загрязнения. Жидкости для защиты от обледенения предотвращают, на некоторое время, повторное замерзание воды на обработанных поверхностях. Оба типа жидкости хорошо известны в технике. Для ряда работ в аэропортах в периоды выпадения замерзающих осадков необходимо применять жидкости для борьбы/защиты от обледенения. Чем дольше промежуток времени между моментом нанесения жидкости для защиты от обледенения на поверхность, только что очищенную от загрязнений, и началом повторного замерзания на этой поверхности, тем лучше для пользователя. Стандартным способом оценки этого времени задержки является испытание на устойчивость разбрызганной воды (Water Spray Endurance Test, WSET), которое полностью описано в приложении к SAE/AMS 1428.

Известные в технике жидкости для защиты от обледенения в большой мере зависят от загущения полимерами для достижения эксплутационных характеристик, и имеют кажущуюся вязкость в интервале 15000-55000 мП при измерении при 20^oС. Такая вязкость обеспечивает толстый слой. Самый большой вклад в задержку начала повторного замерзания вносит гликоль. Время, достигнутое для жидкостей, известных из уровня техники, составляет от 30 до 130 минут (в настоящее время минимальный стандарт для самых современных жидкостей составляет 80 минут.) В технике описан ряд жидких композиций для борьбы с обледенением и защиты от обледенения летательного аппарата. Например, в патенте США 4954279, Ма et al. , описывается композиция для борьбы с обледенением и защиты от обледенения летательного аппарата. Композиция включает микроэмульсию масла в растворе воды и гликоля, содержащем загустители, эмульгаторы, являющиеся, по существу, водонерастворимыми, и алканоламины, и представляет композицию, обладающую свойствами для эффективной борьбы с обледенением и защиты от обледенения. Химический состав и химический механизм действия жидкости для борьбы с обледенением и защиты от обледенения настоящего изобретения не описаны.

В патенте США 5118435, Nieh, описываются композиции для защиты от обледенения, содержащие загущаюшие смеси из полиакриловой кислоты и сополимера акриловой кислоты и гидрофобного винилового мономера, для применения на поверхности крыла летательного аппарата. Эти композиции сохраняют высокую вязкость даже при разбавлении водой и демонстрируют высокую псевдопластичную реологию, что указывает на требуемые свойства растекания. Химический состав и химический механизм действия жидкости для борьбы с обледенением и защиты от обледенения настоящего изобретения не описаны.

В патенте США 5268117, Fusiak et al., описывается негорючая псевдопластичная композиция для борьбы с обледенением для применения на открытых поверхностях летательного аппарата. Композиция включает жидкость для защиты от обледенения на основе гликоля, содержащую 0,2-1,0% сшитого поли(N-винилпирролидона), используемого в качестве основной полимерной добавки, в количестве от 0,05 до 5 мас.%; и водный (С₂-С₃)-алкиленгликоль в количестве от 95 до 99,5 мас.%. Химический состав и химический механизм действия жидкости для борьбы с обледенением и защиты от обледенения настоящего изобретения не описаны.

В патенте США 5273673, Ashrawi et al., описываются композиции для защиты от обледенения, содержащие неионный поверхностно-активный алкилфенолэтоксилат и гидротроп алкиларилсульфонат, применяемые для поверхностей крыла летательного аппарата. Кроме того, в композициях для защиты от обледенения используются загустители, содержащие смесь полиакриловой кислоты и сополимера полиакриловой кислоты и винилового мономера, где сополимер действует как модификатор загустителя. Химический состав и химический механизм действия жидкости для борьбы с обледенением и защиты от обледенения настоящего изобретения не описаны.

В патенте США 5334323, Schrimpf et al., описываются жидкости для борьбы с обледенением и защиты от обледенения летательных аппаратов. Эти жидкие композиции включают гликоли, сшитую полиакриловую кислоту, неионное поверхностно-активное вещество на основе алкоксилированных спиртов C₁₀-C₂₀, ингибиторы коррозии, смесь NaOH и КОН, антиоксидант и воду. Химический состав и химический механизм действия жидкости для борьбы с обледенением и защиты от обледенения настоящего изобретения не описаны.

В патенте США 5461100, Jenkins et al., описывается жидкость для борьбы/защиты от обледенения летательного аппарата, включающая водный раствор на основе гликоля, загущенный макромономером, содержащим полимер в количестве менее 5 мас.%. В этом известном в технике патенте не описываются ни химический состав, ни химический механизм действия жидкости для борьбы с обледенением и защиты от обледенения настоящего изобретения.

Ни в одном из вышеуказанных патентов, отражающих известный уровень техники, не описывается ни химический состав, ни ясный химический механизм задержки начала повторного замерзания воды на поверхности защитной пленки из жидкости для защиты от обледенения, как это осуществляется в настоящем изобретении.

Соответственно целью настоящего изобретения является описание и определение улучшенной жидкой композиции для борьбы с обледенением и защиты от обледенения, обладающей химическим механизмом регулирования диффузии воды и задержки, посредством этого, начала повторного замерзания воды на поверхности нанесенной пленки из жидкости для защиты от обледенения.

Другой целью настоящего изобретения является химическая композиция, обладающая отчетливым химическим механизмом задержки начала повторного замерзания воды на поверхности защитной пленки из жидкости для защиты от обледенения, когда ее наносят на поверхность летательного аппарата.

Другой целью настоящего изобретения является жидкая композиция, достижение предназначения которой не зависит единственно от применения загущающего полимера или полимеров.

Следует иметь в виду, что жидкости, описанные в настоящем изобретении, и жидкости, описанные здесь в примерах, считаются готовыми к применению жидкостями для защиты от обледенения и могут применяться при разбавлении водой до любой степени, причем разбавление зависит от рабочих условий, требованиям которых необходимо удовлетворять.

Соответственно настоящее изобретение относится к жидкой композиции для борьбы с обледенением и защиты от обледенения, главным образом, для применения на поверхностях летательного аппарата, причем в ее состав входят пропиленгликоль в интервале от 35,0 до 55,0 мас.% по отношению к жидкой композиции, предпочтительно - от 51,0 до 52,0 мас.% по отношению к жидкой композиции. Другим вариантом является смесь, содержащая этиленгликоль в интервале от 35,0 до 80,0 мас.% по отношению к жидкой композиции, предпочтительно - от 59,0 до 63,0 мас. % по отношению к жидкой композиции. Еще одним вариантом является смесь, содержащая неопределенно переменное сочетание пропилен- и этиленгликолей, так что общее содержание гликоля находится в интервале от 35,0 до 80,0 мас.% по отношению к жидкой композиции, предпочтительно - от 45,0 до 65,0 мас.% по отношению к жидкой композиции.

Остальное из композиции на основе пропиленгликоля включает, главным образом, воду в интервале от 44 до 63,0 мас.% по отношению к жидкой композиции, предпочтительно - в интервале от 47,0 до 49,0 мас.% по отношению к жидкой композиции.

Жидкая композиция также содержит первое низкомолекулярное неионное поверхностно-активное вещество с HLB в интервале от 4 до 17, с предпочтительным интервалом HLB от 4 до 9; и применяемым в пропорции, по массе, в интервале от 1 млн^-1 до 0,5 мас.% по отношению к жидкой композиции.

Жидкая композиция также включает второе неионное поверхностно-активное вещество с более высокой молекулярной массой с HLB в интервале от 5 до 18 с предпочтительным интервалом HLB от 13 до 18; и используемым в пропорции, по массе, в интервале от 1 млн^-1 до 0,5 мас.% по отношению к композиции для борьбы с обледенением и защиты от обледенения. Второе неионное поверхностно-активное вещество имеет HLB по меньшей мере на две (2) единицы больше, чем первое неионное поверхностно-активное вещество.

Жидкая композиция также включает эмульгатор в форме поликарбоксилированного соединения, присутствующего в количестве в интервале от 1 млн^-1 до 0,5 мас.% по отношению к жидкой композиции.

Жидкая композиция также содержит вещество, регулирующее рН, для поддержания величины рН композиции для борьбы с обледенением и защиты от обледенения между 6 и 10; и используемое в массовом отношении в интервале от 1 млн^-1 до 1,0 мас.% по отношению к композиции для борьбы с обледенением и защиты от обледенения.

Предпочтительным вариантом композиции является пропиленгликоль в качестве основного соединения, как вещество, само понижающее точку замерзания; а другие варианты включают применение в качестве основного соединения этиленгликоля вместо пропиленгликоля; или сочетания этиленгликоля и пропиленгликоля в качестве комбинированной основы смеси вместо пропиленгликоля в предпочтительном варианте воплощения изобретения. В настоящем изобретении предпочтительные и альтернативные варианты воплощения композиций для борьбы с обледенением и защиты от обледенения являются следующими.

I. Основное соединение для борьбы с обледенением и защиты от обледенения а) пропиленгликоль 35-55 мас.%; или б) этиленгликоль 35-80 мас.%; или в) сочетание пропиленгликоля и этиленгликоля 35-80 мас.%.

II. Вода 20-65 мас.%.

III. Поверхностно-активные вещества в форме А. неионного поверхностно-активного вещества с HLB в интервале от 4 до 17, предпочтительно - в интервале от 4 до 9, включающего соединения, такие как алкоксилированные производные спиртов, алкилфенолов, аминов и жирных кислот; блоксополимеры пропиленоксида и этиленоксида; и их эквиваленты; В. неионного поверхностно-активного вещества с HLB в интервале от 5 до 18, предпочтительно - в интервале от 13 до 18, включающего соединения, такие как алкоксилированные производные спиртов, алкилфенолов, аминов и жирных кислот; блоксополимеры пропиленоксида и этиленоксида; и их эквиваленты от 1 млн^-1 до 0,5 мас.%; а) алкоксилированные (этоксилированные и/или пропоксилированные) производные спиртов.

Примерами этих соединений являются следующие соединения: i) лауриловый спирт + 4 моль этиленоксида; ii) олеиловый спирт + 12 моль этиленоксида; iii) касторовое масло + 5 моль этиленоксида; iv) сорбитанмонолаурат + 4 моль этиленоксида; v) стеариловый спирт + 2 моль пропилен-оксида; vi) глицериллаурат + 23 моль этиленоксида.

Общая формула этоксилированного спирта имеет вид С_nН_(2n+1)О-(С₂Н₄О)_х-Н,
где n≥1, х=молей ЭО≥1, также в указанной выше формуле С_nН_(2n+1)О может быть замещенным;
b) алкоксилированные (этоксилированные и/или пропоксилированные) производные алкилфенолов.

Примерами этих соединений являются следующие:
i) нонилфенол +10 моль этиленоксида;
ii) октилфенол + 6 моль этиленоксида;
iii) додецилфенол + 10 моль этиленоксида;
iv) динонилфенол + 8 моль этиленоксида;
v) октилфенол + 4 моль пропиленоксида.

Общая формула для этоксилированного алкилфенола имеет вид
R¹R²C₆H₃-O-(CH₂CH₂O)x-H,
где R¹ представляет собой С_nН_(2n+1), где n≥1,
R² представляет собой С_nН_(2n+1) или Н,
х=моль ЭО≥1
с) алкоксилированные (этоксилированные и/или пропоксилированные) производные аминов.

Примерами этих соединений являются следующие:
i) стеариламин + 2 моль этиленоксида;
ii) амин твердого жира + 10 моль этиленоксида;
iii) амин сои + 4 моль этиленоксида;
iv) кокомоноэтаноламин + 5 моль этиленоксида;
v) кокоамин + 3 моль пропиленоксида;
vi) лауриламин + 5 моль этиленоксида.

Общая формула для этоксилированного амина имеет вид
R¹N-(C₂H₄O)_x-H, (С₂Н₄0)_у-Н,
где R¹ представляет собой С_nН_(2n+1) или С_nН_(2n-1),
х=моль 30≥1,
у=моль ЭО≥1
d) алкоксилированные (этоксилированные и/или пропоксилированные) производные жирных кислот.

Примерами этих соединений являются следующие соединения:
i) стеариновая кислота + 40 моль этиленоксида;
ii) олеиновая кислота + 10 моль этиленоксида;
iii) жирные кислоты таллового масла + 7 моль этиленоксида;
iv) жирные кислоты кокосового масла + 4 моль этиленоксида;
v) лауриновая кислота + 12 моль пропиленоксида;
vi) гидроксистеариновая кислота + 2 моль этиленоксида.

Общая формула этоксилированной жирной кислоты имеет вид

где R¹=С_nН_(2n+1) или С_nН_(2n-1),
N=5-17,
x=≥1 моль ЭО
е) блоксополимеры пропиленоксида и этиленоксида.

Примерами этих соединений являются следующие соединения:
i) аntarox PGP^TM;
ii) macol 22^TM;
iii) неионный R Series^TM;
iv) плюроник P^TM;
v) тетронил R^TM.

IV. Эмульгатор, такой как поликарбоксилат, от 1 млн^-1 до 0,5 мас.%.

V. Регуляторы рН, такие как гидроксид калия, гидроксид натрия, дикалийфосфат, органические основания - амины, толилтриазол, бензотриазол и их эквиваленты, от 1 млн^-1 до 0,5 мас.%.

Композиция для борьбы с обледенением и защиты от обледенения для летательного аппарата по настоящему изобретению включает основное соединение, такое как пропиленгликоль и/или этиленгликоль, как основной компонент антиобледенителя для снижения точки замерзания воды. Пропиленгликоль присутствует в количестве от 35,0 до 55,0 мас.% по отношению к композиции для борьбы/защиты от обледенения, предпочтительно - в интервале от 51 до 52 мас. % от композиции для борьбы/защиты от обледенения. Этиленгликоль присутствует в количестве в интервале от 35 до 80 мас.% по отношению к композиции для борьбы/защиты от обледенения, предпочтительно - в интервале от 59 до 63 мас. % по отношению к композиции для борьбы/защиты от обледенения. Сочетание пропиленгликоля и этиленгликоля присутствует в количестве от 35 до 80 мас.% по отношению к композиции для борьбы/защиты от обледенения, предпочтительно - в интервале от 45,0 до 65,0 мас.% по отношению к композиции для борьбы/защиты от обледенения.

Другим основным ингредиентом смеси является вода, являющаяся жидкостью-носителем для пропиленгликоля или этиленгликоля или смеси этилен- и пропиленгликоля. Количество воды, используемой в композиции с пропиленгликолем, находится в интервале от 44,0 до 65,0 мас.% по отношению к композиции, предпочтительно - в интервале от 47,0 до 49,0 мас.% по отношению к композиции. С другой стороны, вода, используемая в композиции, содержащей только этиленгликоль, составляет от 20 до 65 мас.% по отношению к композиции, предпочтительно - от 37,0 до 41,0 мас.% по отношению к композиции. Вода, используемая в композиции, содержащей как этиленгликоль, так и пропиленгликоль, представляет воду для разбавления в количестве в интервале от 20 до 65,0 мас.% по отношению к композиции, предпочтительно - в интервале от 35,0 до 65 мас.% по отношению к композиции.

Поверхностно-активное вещество, используемое в настоящем изобретении, включает смесь двух типов неионных поверхностно-активных веществ с HLB в интервале от 4 до 18. HLB определяется как показатель гидрофильно-липофильного баланса (HLB), так что чем выше HLB, тем лучше совместимость с водой. Первое низкомолекулярное неионное поверхностно-активное вещество имеет HLB в интервале от 4 до 11, предпочтительно - в интервале от 4 до 9, и используется в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас.% по отношению к композиции для борьбы с обледенением и защиты от обледенения. Второе низкомолекулярное неионное поверхностно-активное вещество имеет HLB в интервале от 5 до 18, предпочтительно - в интервале от 13 до 18, и используется в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас.% по отношению к композиции для борьбы/защиты от обледенения. Второе неионное поверхностно-активное вещество имеет HLB по меньшей мере на 2 единицы отличающееся (выше) от HLB первого поверхностно-активного вещества.

Оба типа неионных поверхностно-активных веществ включают соединения, такие как алкоксилированные (этоксилированные и/или пропоксилированные) производные спиртов, алкилфенолов, аминов и жирных кислот; блоксополимеры пропиленоксида и этиленоксида; и их эквиваленты. Примеры алкоксилированных производных приведены выше в таблице, указывающей состав.

Эмульгатор присутствует в форме поликарбоксилированного соединения. Поликарбоксилатный эмульгатор имеет молекулярную массу от 500000 до 3000000. Количество поликарбоксилатного эмульгатора, используемого в композиции настоящего изобретения, находится в интервале от 1 млн^-1 до 0,5 мас.% по отношению к композиции для борьбы/защиты от обледенения.

В настоящем изобретении используется вещество, регулирующее рН, для достижения и поддержания величины рН композиции для борьбы с обледенением и защиты от обледенения от 6 до 10. К регуляторам рН относятся такие соединения, как гидроксид калия, гидроксид натрия, дикалийфосфат, органические основания-амины, толитриазол, бензотриазол и их эквиваленты. Количество регуляторов рН, используемых в композиции настоящего изобретения, находится в интервале от 1 млн^-1 до 1,0 мас. % по отношению к композиции для борьбы/защиты от обледенения.

Композиция для борьбы с обледенением и защиты от обледенения может быть или кислой, или щелочной, в зависимости от общего химического состава всех добавок и необходимых соединений, включенных в систему антиобледенителя. Если композиция щелочная, величина рН будет составлять от 7,01 до 10; а если композиция кислая, величина рН будет составлять от 6,00 до 6,99.

Жидкая композиция предпочтительного варианта воплощения изобретения может также содержать один или несколько компонентов, обладающих в жидкой композиции свойствами противокоррозийных, противовспенивающих веществ, антипиренов, регуляторов жесткости воды и красителей.

Противокоррозионные соединения можно выбрать из группы, состоящей из толитриазола, бензотриазола, алкоксилированного бутиндиола, тиомочевины, пропаргилового спирта, нитрата натрия, бутин-1,4-диола и их эквивалентов и сочетаний, причем эти соединения присутствуют в количестве в интервале от 1 млн^-1 до 1,0 мас.% по отношению к композиции для борьбы/защиты от обледенения.

Противовспенивающие вещества представляют собой противовспениватели на основе силиконового масла. Примерами силиконовых противовспенивателей являются SAG1000^TM, Siltech Е-2202^TM, AF-9020^TM, противовспениватель силикон DC 1520^TM и их эквиваленты, присутствующие в количестве в интервале от 1 млн^-1 до 0,5 мас.% по отношению к композиции для борьбы/ защиты от обледенения.

Антипирены можно выбрать из группы, состоящей из толитриазола или бензотриазола, причем они присутствуют в количестве в интервале от 1 млн^-1 до 1,0 мас.% по отношению к композиции для борьбы/защиты от обледенения. Антипирен используется также для дополнительного снижения температуры воспламенения или вспышки композиции для борьбы с обледенением и защиты от обледенения.

Регуляторы жесткости воды можно выбрать из группы, состоящей из натриевой соли EDTA, натриевой соли HEEDTA, толитриазола, бензотриазола, полифосфатов натрия, натриевой соли NTA, пирофосфата натрия, их эквивалентов, причем они присутствуют в количестве в интервале от 1 млн^-1 до 1,0 мас.% по отношению к композиции для борьбы/защиты от обледенения.

Идентифицирующие компоненты-красители, такие как водорастворимые красители, к которым относятся краситель типа I - красно-оранжевый, типа II - от бесцветного до бледно-желтого, и типа IV - зеленый, присутствуют в количестве в интервале от 10 млрд^-1 до 0,1 мас.% по отношению к композиции для борьбы/защиты от обледенения.

Из наблюдений следует, что данная комбинация ингредиентов при используемых массовых соотношениях несомненно регулирует скорость диффузии воды в и через тонкий слой смеси композиции, посредством чего задерживается начало и развитие замерзания. В частности, сочетание неионных поверхностно-активных веществ и поверхностно-активного поликарбоксилата, используемое в композиции, действует как регулятор скорости диффузии воды в и через систему для борьбы с обледенением и защиты от обледенения настоящего изобретения.

Время, которое требуется для того, чтобы в условиях выпадения осадков имело место замерзание на определенной поверхности, известно как время по WSET, или его обычно называют временем "задержки" ("Holdover"). Испытание на устойчивость разбрызганной воды (WSET), описанное в приложении А к техническим условиям на авиационно-космические материалы (AMS), последняя версия 1428, является признанным во всем мире методом контроля и проверки этого временного интервала между моментом применения антиобледенителя и началом состояния замерзания.

Как показывают экспериментальные наблюдения, любая смесь пропиленгликоля и/или этиленгликоля и воды поглощает и рассеивает добавляемую влагу. Когда гликоль разбавлен в достаточной степени, происходит замерзание. Когда диффузия быстрая, быстро происходит замерзание. Когда диффузия существенно замедлена, непродиффундировавшая вода собирается на поверхности и замерзает. Когда к гликолю и воде добавляются неионные поверхностно-активные вещества и эмульгатор, они снижают скорость диффузии (движения) воды в и через жидкость, и время, проходящее до того момента, когда начинается повторное замерзание, существенно возрастает. Если материал загущен, как известно из уровня техники, время для замерзания (WSET) увеличивается вследствие возрастания объема гликоля. Если скорость диффузии регулируют, как в настоящем изобретении, тогда тонкая пленка по настоящему изобретению показывает существенно возросшее время по WSET.

Процедура получения 1 кг смеси в каждом из примеров следующая.

При получении смеси в примере 1 берут 1500-мл химический стакан, снабженный механической мешалкой, и загружают в него 185 г воды, и при включенной мешалке добавляют 1,84 г поликарбоксилатного эмульгатора и затем перемешивают в течение 1 ч. Затем в стакан добавляют 550 г пропиленгликоля и еще перемешивают в течение 5 мин. Как показано в табл.1, массовый процент пропиленгликоля равен 55. Затем в стакан добавляют 1,71 г этоксилированного (3 моль) октилфенола и перемешивают 5 мин. Затем добавляют 260,6 г воды и перемешивают в течение 5 мин. Затем в 1500-мл стакан добавляют этоксилированный (12 моль) нонилфенол и перемешивают в течение 5 мин. Затем рН (четко) полученной смеси доводят до величины между 6 и 8 с помощью гидроксида калия.

Смеси примеров 2 и 3 получают таким же способом, за исключением того, что второй раз воду добавляют в количестве, соответствующем изменениям в составе. Как показано в табл.1, массовый процент пропиленгликоля в примере 2 равен 51, а в примере 3 - 38.

При получении смеси в примере 4 берут 1500-мл химический стакан, снабженный механической мешалкой, и загружают в него 447 г воды, и при включенной мешалке добавляют 2,3 г загущающего полимера Carbopol^TM 1610 и затем перемешивают в течение 2 ч. Смесь оставляют стоять в накрытом стакане в течение ночи. На следующий день в стакан добавляют 550 г пропиленгликоля и перемешивают в течение 5 мин. Как показано в табл.1, массовый процент пропиленгликоля равен 55. Затем рН (четко) полученной смеси доводят до величины между 6 и 8 с помощью гидроксида калия.

Смеси примеров 5 и 6 получают таким же способом: в этих случаях воду добавляют в количестве, соответствующем изменениям в составе. Как показано в табл.1, массовый процент пропиленгликоля в примере 5 равен 51, а в примере 6 - 38.

При получении смеси в примере 7 берут 1500-мл химический стакан, снабженный механической мешалкой, и загружают в него 510 г пропиленгликоля. Затем включают мешалку, добавляют 15 г хвойного масла и перемешивают в течение 10 мин. Как показано в табл.1, массовый процент пропиленгликоля равен 51. Затем в стакан добавляют 475 г воды и перемешивают в течение 10 мин.

При получении смеси в примере 8 берут 1500-мл химический стакан, снабженный механической мешалкой, и загружают в него 510 г пропиленгликоля и 490 г воды, и затем перемешивают в течение 10 минт. Как показано в табл.1, массовый процент пропиленгликоля равен 51.

При получении смеси в примере 9 берут 1500-мл химический стакан, снабженный механической мешалкой, и загружают в него 195,63 г воды, и при включенной мешалке добавляют 1,84 г поликарбоксилатного эмульгатора и затем перемешивают в течение одного часа. В стакан добавляют 0,12 г этоксилированного (12 моль) нонилфенола и перемешивают в течение 5 мин. Затем в стакан добавляют 800 г этиленгликоля и перемешивают еще в течение 5 мин. Как показано в табл.3, массовый процент этиленгликоля равен 80. Затем в стакан добавляют 1,71 г этоксилированного (3 моль) октилфенола и перемешивают еще в течение 5 мин. Затем рН (четко) полученной смеси доводят до величины между 6 и 8 с помощью гидроксида калия.

Смеси примеров 10-14 получают посредством разбавления водой смеси примера 9 до получения заданного процента содержания этиленгликоля в каждом примере. Как показано в табл.3, массовый процент этиленгликоля в примере 10 равен 65, в примере 11 - 60, в примере 12 - 55, в примере 13 - 50, и в примере 14 - 35
При получении смеси в примере 15 берут 1500-мл химический стакан, снабженный механической мешалкой, и загружают в него 185 г воды; и при включенной мешалке добавляют 1,84 г поликарбоксилатного эмульгатора и затем перемешивают в течение 1 ч. Затем в стакан добавляют 100 г пропиленгликоля и еще перемешивают в течение 5 мин. Затем в стакан добавляют 1,71 г этоксилированного (3 моль) октилфенола и перемешивают в течение 5 мин. Затем в стакан добавляют 400 г этиленгликоля и перемешивают еще в течение 5 мин. Как показано в табл. 4, процентный состав смеси в примере 15 составляет 10 мас.% пропиленгликоля и 40 мас.% этиленгликоля. Затем второй раз добавляют воду - 310,6 г при перемешивании в течение 5 мин. Затем в 1500-мл стакан добавляют 0,12 г этоксилированного (12 моль) нонилфенола и перемешивают еще в течение 5 мин. Затем рН (четко) полученной смеси доводят до величины между 6 и 8 с помощью гидроксида калия.

Смеси примеров 16-21 получают таким же способом, за исключением того, что используемые количества пропиленгликоля и этиленгликоля соответствуют процентному составу, указанному для каждого примера. Как показано в табл.4, процентный состав смеси в случае примера 16 составляет 20 мас.% пропиленгликоля и 30,0 мас.% этиленгликоля, в случае примера 17 - 30,0 мас.% пропиленгликоля и 20,0 мас.% этиленгликоля; смесь в примере 18 включает 40,0 мас. % пропиленгликоля и 10,0 мас.% этиленгликоля; смесь в примере 19 включает 34,0 мас. % пропиленгликоля и 1,0 мас.% этиленгликоля; смесь в примере 20 включает 1,0 мас. % пропиленгликоля и 34,0 мас.% этиленгликоля; и смесь в примере 21 включает 1,0 мас.% пропиленгликоля и 79,0 мас.% этиленгликоля.

В приведенной табл.1 примеры с 4 по 8 иллюстрируют композицию для борьбы с обледенением и защиты от обледенения известного уровня техники. Примеры 1, 2 и 3 иллюстрируют настоящее изобретение. WSET для каждого примера осуществляли в соответствии с процедурой испытаний 1428 по ДМЗ, и результаты суммировали в табл. 1. Смеси примеров 1-8 получали, как описано ранее, в соответствии с составом, указанным в табл.1.

Как показано в табл.1, примеры 1, 2 и 3 иллюстрируют настоящее изобретение, причем пример 3 соответствует разбавлению смеси примера 2 75:25; время по WSET колеблется в интервале от 80 до 140 мин. Примеры 4, 5 и 6 иллюстрируют известный уровень техники с применением полимера-загустителя. Смеси получают с содержанием пропиленгликоля как в примерах 1, 2 и 3, но время по WSET составляет только от 25 до 35 мин. В примере 7 используется хвойное масло для замедления диффузии в поверхность, и в этом случае WSET показывает только 3 мин. Смесь примера 8 не предотвращает быстрой диффузии, и с ней замерзание происходит быстро - только за 6 мин. Образец примера 2 с вязкостью примерно 1000 сП, против 15000-55000 для примеров 4, 5 и 6, имеет показатель по WSET 140 мин, что доказывает, что увеличение времени задержки происходит благодаря уникальному составу по настоящему изобретению и не связано с вязкостью.

Композиция настоящего изобретения не зависит от полимеров-загустителей. Уникальная система поверхностно-активных веществ настоящего изобретения задерживает начало замерзания, как показано ниже в табл.2
Два плоских листа алюминия размером примерно десять (~10,2) см на сорок пять (~ 45,7) см (4"х18") поднимают за один край таким образом, чтобы листы составили угол в 10^o с горизонтальной поверхностью. На первую панель наливают образец примера 2, а на вторую панель наливают образец примера 5. Через 5 мин измеряют толщину каждой жидкости с использованием толщинометра для жидких пленок. Жидкостная пленка примера 2 имела толщину 20-22 мил, а жидкостная пленка примера 5 имела толщину 40-44 мил. Таким образом, в случае примера 2 примерно половина количества жидкости необходима для покрытия поверхности, по сравнению с жидкостью примера 5, что показывает, что эксплуатационные характеристики достигаются за счет уникальной композиции, а не за счет объемной вязкости.

Как показано в табл. 3, примеры 9-14 показывают, что система поверхностно-активных веществ настоящего изобретения является эффективной в случае этиленгликоля, как и в случае пропиленгликоля, хотя полезный интервал содержания этиленгликоля и процент этиленгликоля в случае самого протяженного времени по WSET отличаются от соответствующих показателей для композиции с пропиленгликолем в предпочтительном варианте воплощения изобретения. Примеры 10-14 представляют случаи разбавления водой смеси примера 9. Они показывают, что, в случае настоящего изобретения, жидкости на основе этиленгликоля, как указывалось ранее для пропиленгликоля, можно разбавлять водой и все еще сохранять увеличенное время по WSET.

Как показано в табл. 4, примеры 15-18 показывают, что система поверхностно-активных веществ настоящего изобретения является эффективной в случае смесей пропиленгликоля и этиленгликоля. Эксплуатационные характеристики смесей, содержащих в целом 50% пропилен- и этиленгликоля, подобны характеристикам смесей примеров примерно с 50% или пропиленгликоля, или этиленгликоля, используемых по отдельности. Поэтому ожидается, что любые примеры, в которых используется один гликоль или смесь пропиленгликоля и этиленгликоля в любом соотношении, будут иметь схожие эксплуатационные характеристики. В табл.4, примеры 19-21, указаны смеси для предельных значений интервала применения, и эти смеси все еще имеют время по WSET 100 мин, 120 мин и 100 мин соответственно. Как показано в табл.4, комбинированная смесь примера 19 составляет 35,0 мас. %, где 34,0 мас.% приходится на пропиленгликоль и 1,0 мас.% на этиленгликоль, комбинированная смесь примера 20 составляет 35,0 мас.%, где 1,0 мас.% приходится на пропиленгликоль и 34,0 мас.% - на этиленгликоль. Комбинированная смесь примера 21 составляет 80,0 мас.%, где 1,0 мас.% приходится на пропиленгликоль и 79,0 мас.% - на этиленгликоль.

Соответственно преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно относится к улучшенной жидкой композиции для борьбы с обледенением и защиты от обледенения, которая имеет временной интервал по WSET не менее 2 ч, когда применяется с использованием обычных носителей для борьбы/защиты от обледенения, и даже если ее возможности снижаются при применении неспециального оборудования, будет давать стандартное время по WSET 80 мин, несмотря на снижение ее вязкости до 70%.

Другим преимуществом настоящего изобретения является химический состав, обеспечивающий определенный химический механизм задержки начала повторного замерзания воды на поверхности защитной пленки жидкости для защиты от обледенения при ее применении к поверхностям летательного аппарата.

Другим преимуществом настоящего изобретения является жидкая композиция, достижение предназначения которой не зависит от возрастания толщины и объема жидкости.

Другое преимущество настоящего изобретения состоит в том, что улучшенную жидкую композицию для борьбы с обледенением и защиты от обледенения можно разбавлять водой, при этом сохраняется увеличенное время задержки по меньшей мере в 80 минут.

Еще одним преимуществом настоящего изобретения является простота применения и способность жидкой композиции растекаться и покрывать всю обрабатываемую поверхность, исключая необходимость в нанесении второго и третьего покрытия для обеспечения сплошного покрытия, которая может возникать в случае жидкостей известного уровня техники, зависящих от высокой вязкости и объемной вязкости для обеспечения адекватных эксплуатационных характеристик.

Широкий ряд модификаций, изменений и замещений подразумевается в приведенном выше описании, и в некоторых случаях некоторые особенности изобретения можно использовать без одновременного использования других особенностей. Соответственно прилагаемая формула изобретения истолковывается широко, соответственно сущности и объему данного изобретения.

Формула изобретения

1. Композиция для борьбы с обледенением и защиты от обледенения поверхностей летательного аппарата, содержащая а) основное соединение, представляющее собой пропиленгликоль, в количестве от 35,0 до 55,0 мас. %, b) разбавитель в виде воды в качестве жидкости - носителя указанного пропиленгликоля, в количестве от 44,0 до 65,0 мас. %, с) первое неионное поверхностно-активное вещество с НLB в интервале от 4 до 17, в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %. d) второе неионное поверхностно-активное вещество с HLB в интервале от 5 до 18, присутствующее в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, причем указанное второе неионное поверхностно-активное вещество имеет HLB по меньшей мере на две (2) единицы выше, чем указанное первое неионное поверхностно-активное вещество, и имеет молекулярную массу, превышающую молекулярную массу первого неионного поверхностно-активного вещества; е) эмульгатор в форме поликарбоксилированного соединения, присутствующий в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, f) регулятор рН для поддержания величины рН указанной композиции в интервале от 6 до 10, присутствующий в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас. % по отношению к указанной композиции.

2. Композиция по п. 1, где а) основное соединение присутствует в количестве от 51,0 до 52,0 мас. %, b) разбавитель присутствует в количестве от 47,0 до 49,0 мас. %, с) первое поверхностно-активное вещество имеет HLB в интервале от 4 до 9 и присутствует в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, d) второе поверхностно-активное вещество имеет HLB в интервале от 13 до 18 и присутствует в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, е) эмульгатор присутствует в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %.

3. Композиция по п. 1, где первое и второе неионные поверхностно-активные вещества выбирают из группы веществ с радикалами, состоящей из спиртов, алкилфенолов, аминов, жирных кислот, блок-сополимеров пропиленоксида и блок-сополимеров этиленоксида.

4. Композиция по п. 1, где регулятор рН выбирают из группы, состоящей из гидроксида калия, гидроксида натрия, органических оснований - аминов, толитриазола и бензотриазола.

5. Композиция по п. 1, имеющая величину рН свыше 7.

6. Композиция по п. 5, имеющая величину рН от 7,01 до 10,00.

7. Композиция по п. 1, имеющая величину рН менее 7.

8. Композиция по п. 7, имеющая величину рН от 6,00 до 6,99.

9. Композиция по п. 1, дополнительно содержащая также противокоррозионное соединение в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас. %.

10. Композиция по п. 9, где противокоррозионное соединение выбирают из группы, состоящей из толитриазола, бензотриазола, алкоксилированного бутиндиола, тиомочевины, пропаргилового спирта, нитрата натрия и бутин-1,4-диола и их сочетаний.

11. Композиция по п. 1, дополнительно содержащая противовспенивающее вещество на основе силиконового масла, присутствующее в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %.

12. Композиция по п. 1, дополнительно содержащая антипирен, присутствующий в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас. %.

13. Композиция по п. 12, где антипирен выбирают из группы, состоящей из толитриазола и бензотриазола.

14. Композиция по п. 1, дополнительно содержащая регулятор жесткости воды, присутствующий в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас. %.

15. Композиция по п. 14, где регулятор жесткости воды выбирают из группы, состоящей из этилендиаминтетраацетата натрия, гидроксиэтилэтилендиаминтриацетата натрия, толитриазола, бензотриазола, полифосфата натрия, нитрилотриацетата натрия и пирофосфата натрия.

16. Композиция по п. 1, дополнительно содержащая идентифицирующий водорастворимый компонент-краситель, присутствующий в количестве от 10 млрд^-1 до 0,1 мас. %.

17. Композиция по п. 16, где водорастворимый краситель выбирают из группы, состоящей из красно-оранжевого красителя, красителя от бесцветного до бледно-желтого и зеленого красителя.

18. Композиция для борьбы с обледенением и защиты от обледенения поверхности летательного аппарата, содержащая а) основное соединение, представляющее собой этиленгликоль, в количестве от 35,0 до 80,0 мас. %, b) разбавитель в виде воды в качестве жидкости-носителя указанного этиленгликоля в количестве от 19,5 до 65,0 мас. %, с) первое неионное поверхностно-активное вещество с HLB в интервале от 4 до 17, в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, d) второе неионное поверхностно-активное вещество с HLB в интервале от 5 до 18, присутствующее в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, причем указанное второе неионное поверхностно-активное вещество имеет HLB по меньшей мере на две (2) единицы выше, чем указанное первое неионное поверхностно-активное вещество, и имеет молекулярную массу, превышающую молекулярную массу первого неионного поверхностно-активного вещества; е) эмульгатор в виде поликарбоксилированного соединения, присутствующий в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, f) регулятор рН для поддержания величины рН указанной композиции в интервале от 6 до 10, где указанный регулятор рН присутствует в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас. % по отношению к указанной композиции.

19. Композиция по п. 18, где а) основное соединение присутствует в количестве от 59,0 до 63,0 мас. %, b) разбавитель присутствует в количестве от 37,0 до 41,0 мас. %, с) первое поверхностно-активное вещество имеет HLB в интервале от 4 до 9 и присутствует в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, d) второе поверхностно-активное вещество имеет НLB в интервале от 13 до 18 и присутствует в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, е) эмульгатор присутствует в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %.

20. Композиция по п. 18, где первое и второе неионные поверхностно-активные вещества выбирают из группы веществ с радикалами, состоящей из спиртов, алкилфенолов, аминов, жирных кислот, блок-сополимеров пропиленоксида и блок-сополимеров этиленоксида.

21. Композиция по п. 18, где регулятор рН выбирают из группы, состоящей из гидроксида калия, гидроксида натрия, дикалийфосфата, органических оснований - аминов, толитриазола и бензотриазола.

22. Композиция по п. 18, имеющая величину рН свыше 7.

23. Композиция по п. 22, имеющая величину рН от 7,01 до 10,00.

24. Композиция по п. 18, имеющая рН менее 7.

25. Композиция по п. 24, имеющая величину рН от 6,00 до 6,99.

26. Композиция по п. 18, дополнительно содержащая противокоррозионное соединение в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас. %.

27. Композиция по п. 26, где противокоррозионное соединение выбирают из группы, состоящей из толитриазола, бензотриазола, алкоксилированного бутиндиола, тиомочевины, пропаргилового спирта, нитрата натрия и бутин-1,4-диола и их сочетаний.

28. Композиция по п. 18, дополнительно содержащая противовспенивающее вещество на основе силиконового масла в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %.

29. Композиция по п. 18, дополнительно содержащая антипирен, присутствующий в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас. %.

30. Композиция по п. 29, где антипирен выбирают из группы, состоящей из толитриазола и бензотриазола.

31. Композиция по п. 18, дополнительно содержащая регулятор жесткости воды в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас. %.

32. Композиция по п. 31, где регулятор жесткости воды выбирают из группы, состоящей из этилендиаминтетраацетата натрия, гидроксиэтилэтилендиаминтриацетата натрия, толитриазола, бензотриазола, полифосфата натрия, нитрилотриацетата натрия и пирофосфата натрия.

33. Композиция по п. 18, дополнительно содержащая водорастворимый идентифицирующий компонент в количестве от 10 млрд^-1 до 0,1 мас. %.

34. Композиция по п. 33, где водорастворимый краситель выбирают из группы, состоящей из красно-оранжевого красителя, красителя от бесцветного до бледно-желтого и зеленого красителя.

35. Композиция для борьбы с обледенением и защиты от обледенения на поверхности летательного аппарата, содержащая а) сочетание пропиленгликоля и этиленгликоля, присутствующее в количестве от 35,0 до 80,0 мас. %, где содержание пропиленгликоля не превышает 55 мас. %, а содержание этиленгликоля не превышает 79,9 мас. %, b) разбавитель в виде воды в качестве жидкости-носителя пропиленгликоля, в количестве от 19,5 до 65,0 мас. %, с) первое неионное поверхностно-активное вещество с HLB в интервале от 4 до 17 в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, d) второе неионное поверхностно-активное вещество с HLB в интервале от 5 до 18 в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, причем второе неионное поверхностно-активное вещество имеет HLB по меньшей мере на две единицы выше, чем указанное первое неионное поверхностно-активное вещество, и молекулярную массу, превышающую молекулярную массу первого неионного поверхностно-активного вещества; е) эмульгатор в виде поликарбоксилированного соединения в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, и f) регулятор рН для поддержания величины рН в интервале от 6 до 10, где указанный регулятор рН присутствует в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас. % по отношению к указанной композиции.

36. Композиция по п. 35, где а) основные соединения присутствуют в количестве от 45,0 до 65,0 мас. %, b) разбавитель присутствует в количестве от 35,0 до 55,0 мас. %, с) первое поверхностно-активное вещество имеет HLB в интервале от 4 до 9 и присутствует в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, d) второе поверхностно-активное вещество имеет HLB в интервале от 13 до 18 и присутствует в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %, е) эмульгатор присутствует в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %.

37. Композиция по п. 35, где первое и второе неионные поверхностно-активные вещества выбирают из группы веществ с радикалами, состоящей из спиртов, алкилфенолов, аминов, жирных кислот, блок-сополимеров, пропиленоксида и блок-сополимеров этиленоксида.

38. Композиция по п. 35, где регулятор рН выбирают из группы, состоящей из гидроксида калия, гидроксида натрия, органических оснований - аминов, толитриазола и бензотриазола.

39. Композиция по п. 35, имеющая величину рН свыше 7.

40. Композиция по п. 39, имеющая величину рН от 7,01 до 10,00.

41. Композиция по п. 35, имеющая величину рН менее 7.

42. Композиция по п. 41, имеющая величину рН от 6,00 до 6,99.

43. Композиция по п. 35, дополнительно содержащая противокоррозионное соединение в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас. %.

44. Композиция по п. 43, где противокоррозионное соединение выбирают из группы, состоящей из толитриазола, бензотриазола, алкоксилированного бутиндиола, тиомочевины, пропаргилового спирта, нитрата натрия и бутин-1,4-диола и их сочетаний.

45. Композиция по п. 35, дополнительно содержащая противовспенивающее вещество на основе силиконового масла в количестве от 1 млн^-1 до 0,5 мас. %.

46. Композиция по п. 35, дополнительно содержащая антипирен в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас. %.

47. Композиция по п. 46, где антипирен выбирают из группы, состоящей из толитриазола и бензотриазола.

48. Композиция по п. 35, дополнительно содержащая регулятор жесткости воды в количестве от 1 млн^-1 до 1,0 мас. %.

49. Композиция по п. 48, где регулятор жесткости воды выбирают из группы, состоящей из этилендиаминтетраацетата натрия, гидроксиэтилэтилендиаминтриацетата натрия, толитриазола, бензотриазола, полифосфата натрия, нитрилотриацетата натрия и пирофосфата натрия.

50. Композиция по п. 35, дополнительно содержащая водорастворимый идентифицирующий компонент-краситель в количестве от 10 млрд^-1 до 0,1 мас. %.

51. Композиция по п. 50, где водорастворимый краситель выбирают из группы, состоящей из красно-оранжевого красителя, красителя от бесцветного до бледно-желтого и зеленого красителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4