Противообледенительная жидкость

 

Изобретение относится к составам противообледенительных жидкостей для удаления ледяных отложений (иней, изморозь, снег, лед) с поверхности летательных аппаратов, а также предотвращения повторного наземного обледенения самолетов на этапе их подготовки к взлету. Противообледенительная жидкость включает 50-55% алкиленполиоля, 0,3-0,4% бензолсульфоната метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов, 0,1-0,2% стеариновой кислоты, 0,15-0,2% четвертичного метилсульфата продукта конденсации стеариновой кислоты с диэтаноламином, 0,3-0,4% технической смеси полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена следующего состава: С₉Н₁₉С₆Н₄O(С₂Н₄O)_nH, где n - усредненное число молей окиси этилена, присоединенное к одному молю алкилфенолов, n=9-12, в качестве ингибитора коррозии 0,5-1,5% тетрабората натрия и остальное вода. Технической задачей изобретения является создание противообледенительной жидкости с повышенной эффективностью предотвращения наземного обледенения самолетов, увеличенным сроком хранения и низким поверхностным натяжением. 2 табл.

Изобретение относится к составам противообледенительных жидкостей для удаления ледяных отложений (иней, изморозь, снег, лед) с поверхности летательных аппаратов, а также предотвращения повторного наземного обледенения самолетов на этапе их подготовки к взлету. Возникновение наземного обледенения приводит к утяжелению, дисбалансировке, искажению профиля, увеличению лобового сопротивления летательного аппарата, что чревато опасными последствиями в отношении безопасности полетов.

Известна противообледенительная жидкость для обработки фюзеляжа, крыльев и хвостового оперения самолетов, содержащая 40-60% ацетата щелочного металла, не менее 0,8% фосфата щелочного металла, не менее 0,015% силиката щелочного металла, не менее 0,01% ароматического триазола, 0,05-0,15% водорастворимого ПАВ - эфира алкиларилалкоксифосфата и не менее 0,0005% водорастворимого красителя (патент США №5435930, заявл. 28.03.94 г.; МПК: С 09 К 3/18).

Эта жидкость не оказывает неблагоприятного воздействия на окружающую среду и не является агрессивной по отношению к конструкционным металлам и сплавам, но имеет малую предотвращающую способность в течение всего 4-5 минут вместо требуемых 30 минут для реальных условий эксплуатации самолета.

Известна антиобледенительная жидкость, представляющая собой водно-гликолевый раствор с концентрацией гликоля 40-60 мас.%, загущенный сшитым гидрофобно-модифицированным сополимером акриловой кислоты (0,01-5 мас.%) и имеющий в своем составе от 0 до 1 мас.% ингибитора коррозии; от 0 до 2 мас.% поверхностно-активного вещества; от 0 до 1 мас.% основания для поддержания рН 7-11 (патент США №5750047, заявл. 13.03.97 г.; МПК С 09 К 3/18).

Жидкость данного состава достаточно эффективно предотвращает обледенение (не менее 60 мин), но ее динамическая вязкость достигает величины 25000 сПз, что не позволяет полностью удаляться защитной пленке жидкости при взлете самолета. Эта ситуация по последствиям равнозначна наличию льдообразовании на поверхности самолета при взлете.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению и принятая нами за прототип является противообледенительная жидкость, имеющая следующий состав, мас.%:

Алкиленполиоль 30-95

Двузамещенный фосфат щелочного металла 0,5-1,5

Бензолсульфонат метилдиэтил аминометильных производных диэтиленгликолевых эфиров

жирных спиртов 0,5-5,0

Стеариновая кислота 0,1-1,2

Вода До 100

(патент РФ №2100398 с приоритетом от 05.04.93 г.; МПК С 09 К 3/18).

Известная противообледенительная жидкость обладает низкой вязкостью при минусовых температурах, но не удовлетворяет техническим требованиям из-за высоких значений поверхностного натяжения, превышающих 40 мН/м, малого срока хранения (не более 1 года) и низкой эффективности предотвращения наземного обледенения самолетов (менее 45 мин).

Технической задачей изобретения является создание противообледенительной жидкости с повышенной эффективностью предотвращения наземного обледенения самолетов, увеличенным сроком хранения и низким поверхностным натяжением.

Предложена противообледенительная жидкость, содержащая алкиленполиоль, ингибитор коррозии, бензолсульфонат метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов, стеариновую кислоту и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит четвертичный метилсульфат продукта конденсации стеариновой кислоты с диэтаноламином и техническую смесь полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена следующего состава:

С₉Н₁₉С₆Н₄О(С₂Н₄О)_nН,

где n - усредненное число молей окиси этилена, присоединенное к одному молю алкилфенолов; n=9-12, а в качестве ингибитора коррозии содержит тетраборат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алкиленполиоль 50-55

Ингибитор коррозии 0,5-1,5

Бензолсульфонат метилдиэтил аминометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов 0,3-0,4

Четвертичный метилсульфат продукта конденсации стеариновой кислоты с диэтаноламином 0,15-0,2

Техническая смесь полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов 0,3-0,4

Стеариновая кислота 0,1-0,2

Вода До 100

Введение в состав противообледенительной жидкости технической смеси полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена не только позволяет снизить поверхностное натяжение композиции до требуемых значений (менее 40 мН/м), но и в совокупности с бензолсульфонатом метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов и четвертичным метилсульфатом продукта конденсации стеариновой кислоты с диэтаноламином, приводит к неожиданному эффекту значительного увеличения времени предотвращения обледенения и срока хранения жидкости без чрезмерного нарастания вязкости, что является нежелательным как с точки зрения трудности нанесения жидкости на обрабатываемую поверхность, так и удаления защитной пленки жидкости на этапе взлета самолета.

Примеры конкретного осуществления.

Пример 1

В реактор, оборудованный мешалкой, рубашкой для обогрева или охлаждения и обратным холодильником, загружают 474 кг воды, 500 кг 1,2-пропиленгликоля (ТУ 2422-069-05766801-97) и 15 кг тетрабората натрия (ГОСТ 8429-77), включают мешалку и обогрев. При достижении температуры смеси 75-80°С содержимое реактора перемешивают в течение 15 минут. Затем загружают последовательно 4 кг бензолсульфоната метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов (Алкамон ОС-2, ГОСТ 10106-75), 2 кг четвертичного метилсульфата продукта конденсации стеариновой кислоты с диэтаноламином (Препарат КХ, опытный образец из НИОПИК); 3 кг технической смеси полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена (ТУ 2483-077-05766801-98) и 2 кг стеариновой кислоты (ГОСТ 9419-78). После загрузки каждого из перечисленных компонентов проводят перемешивание в течение 15 минут при указанной температуре, после чего полученную жидкость охлаждают до температуры 20°С и выгружают из реактора.

По аналогичной технологии получают жидкости состава, приведенного в таблице 1 (примеры 2 и 3).

В таблице 2 приведены свойства предложенной противообледенительной жидкости по сравнению с прототипом.

Обозначения в таблице 1:

ПГ - 1,2 - пропиленгликоль;

ЭГ - этиленгликоль;

ДГ - диэтиленгликоль;

ПЭГЭМ - полиэтиленгликолевые эфиры моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена;

ДКФ - дикалийфосфат (калий фосфорнокислый двузамещенный трехводный);

Алкамон ОС-2 - бензолсульфонат метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов;

Препарат КХ - четвертичный метилсульфат продукта конденсации стеариновой кислоты с диэтаноламином;

ТБН - тетраборат натрия;

СК - стеариновая кислота.

Из данных таблицы 2 видно, что предлагаемая противообледенительная жидкость (примеры 1-3) по сравнению с жидкостью с составом по прототипу (пример 4) имеет поверхностное натяжение 35-37 мН/м, что удовлетворяет требованиям международного стандарта ISO 11078. Толщина защитной пленки при температуре -10°С в 2,3-2,7 раза превышает толщину защитной пленки прототипа. Сорбция паров воды при относительной влажности ϕ=98% защитными пленками жидкости предлагаемого состава ниже в 2-3 раза по сравнению с аналогичной характеристикой пленки жидкости по прототипу, вследствие чего эффективность предотвращения обледенения предлагаемой жидкости составляет 90-108 мин вместо 35 мин для прототипа. Кроме того, срок хранения предлагаемой противообледенительной жидкости значительно больше, чем у прототипа, и составляет 3 года вместо 1 года.

Таким образом, предлагаемая противообледенительная жидкость позволяет получить на поверхности летательного аппарата защитную пленку с большей толщиной и низкой сорбционной способностью по отношению к парам воды, что обуславливает ее высокую эффективность предотвращения обледенения при переохлажденном дожде. Кроме того, снижение поверхностного натяжения противообледенительной жидкости улучшает смачиваемость ею обрабатываемой поверхности, тем самым облегчается также процесс удаления защитной пленки при взлете самолета.

Использование в рецептуре предлагаемой жидкости технической смеси полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена вместо дорогостоящего индивидуального химического соединения с определенной молекулярной массой является экономически оправданным.

Улучшение защитных характеристик пленки предлагаемой противообледенительной жидкости в сочетании с ее низкой коррозионной активностью ведет не только к снижению материальных и трудовых затрат на обслуживание и ремонт авиационной техники, но и повышает безопасность и регулярность полетов.

Значительное снижение содержания алкиленполиоля в составе предлагаемой противообледенительной жидкости (55 мас.% вместо 95 мас.% для состава жидкости по прототипу) заметно улучшает токсикологическую и экологическую обстановку при производстве и применении жидкости.

Формула изобретения

Противообледенительная жидкость, содержащая алкиленполиоль, ингибитор коррозии, бензолсульфонат метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов, стеариновую кислоту и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит четвертичный метилсульфат продукта конденсации стеариновой кислоты с диэтаноламином и техническую смесь полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена следующего состава:

С₉Н₁₉С₆Н₄O(С₂Н₄O)_nH,

где n - усредненное число молей окиси этилена, присоединенное к одному молю алкилфенолов;

n=9-12,

а в качестве ингибитора коррозии содержит тетраборат натрия при следующем соотношении компонентов, маc.%:

Алкиленполиоль 50-55

Ингибитор коррозии 0,5-1,5

Бензолсульфонат метилдиэтиламинометильных производных диэтиленгликолевых эфиров жирных спиртов 0,3-0,4

Четвертичный метилсульфат продукта конденсации стеариновой кислоты с диэтаноламином 0,15-0,2

Техническая смесь полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов 0,3-0,4

Стеариновая кислота 0,1-0,2

Вода До 100