Антигололедный состав

Изобретение относится к химической промышленности, и в частности, к антигололедному составу (АГС), предназначенному для удаления снежно-ледяных покровов с дорожных покрытий. АГС содержит 3,0-3,8% хлорида кальция, 9,8-10,8% хлорида магния, 7,8-8,8% хлорида натрия, 0,015-0,09% ингибитора коррозии, выбранное из группы, включающей мочевину, нитрит натрия, мононатриийфосфат, динатрийфосфат, буру, полибензиламмоний хлорид, полибензилпиридиний хлорид, полиэтиленполиамины, триэтаноламин, бензотриазол, толилтриазол, бензоат натрия, 2-аминобензоат натрия, капролактам, оксиэтилированные моноалкилфенолы и диалкилфенолы, или их смеси, и состав представляет собой водный раствор, имеющий значение рН в пределах 5,5-8,0. Предлагаемый АТС характеризуется простотой и экономичностью, Указанный жидкий антигололедный состав обладает более мягким и щадящим воздействием на окружающую среду по сравнению с аналогами на основе хлоридов кальция и натрия и относительно низкой температурой замерзания. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к химической промышленности, и в частности, к композиционному антигололедному составу. Предлагаемый противогололедный состав может применяться в качестве эффективного жидкого средства для предотвращения скользкости тротуаров, дорожных и аэродромных покрытий и для растапливания и удаления снега и льда с различных дорожных покрытий.

Из уровня техники известен твердый противогололедный состав, содержащий следующие компоненты (мас.%): хлорид натрия - 81-94,8; едкий натр - 0,1-2,0; полиэтиленполиамины 0,1-5,0; вода - остальное [Авт. свидетельство СССР №1691383, МПК⁵ С09К 3/18, опубл. 15.11.1991].

Недостатками данного состава являются необходимость использования сухих исходных компонентов, например технической поваренной соли помола №1-3 и едкого натра, и наличие в нем полиэтиленполиаминов - относительно дорогого компонента, к тому же присутствие в составе щелочи требует соблюдения особых мер техники безопасности при применении данного состава.

Известен также твердый противогололедный препарат, включающий хлориды натрия, калия и магния и содержащий магний и/или оксид магния при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид калия - 52,5-73,5; хлорид натрия - 10,5-14,7; хлорид магния 7,0-9,8; оксид магния или металлический магний 1,0-4,0; вода и инертные примеси - остальное [Авт.свидетельство СССР №1560540, МПК⁵ С09К 3/18, опубл. 30.04.1990].

Недостатками этого состава являются необходимость использования твердых (сухих) и относительно дефицитных и дорогостоящих исходных компонентов - хлоридов калия, натрия, магния, оксида магния и/или металлического магния и соответственно высокая стоимость получаемого противогололедного средства.

Хлориды щелочных и щелочноземельных металлов	20-98
Дигидроортофосфаты щелочноземельных металлов	0,1-12
Вода и инертные примеси	Остальное

[Авт. свидетельство СССР №482488, МПК² С09К 3/18, опубл. 25.09.1976].

Обычно в состав данного препарата входят хлориды кальция и натрия, а в качестве ингибитора коррозии - дигидроортофосфат кальция. Например, согласно одному из приведенных вариантов, жидкий состав включает 18,9 мас.% хлорида кальция, 1,4 мас.% хлорида натрия, 1,4 мас.% дигидроортофосфата кальция и 78,2 мас.% воды.

Недостатками данного средства являются: относительно высокое содержание в нем в качестве хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов - хлоридов кальция и натрия, что определяет относительно высокое угнетающее действие препарата на растения, и относительно высокое содержание дигидроортофосфатов щелочноземельных металлов - 0,1-12% от массы препарата, что определяет высокую производственную себестоимость указанного АГС и низкие значения рН водных растворов средства - в пределах 4,5-5,8.

Из уровня техники известен способ получения антигололедного реагента смешением водного раствора хлорида кальция, содержащего примесь гидроксида кальция, с 50-75%-ной фосфорной кислотой до рН среды 0,5-1 [Патент РФ №2009157, МПК С09К 3/18, опубл. 15.03.1994].

Недостатком этого способа получения АГС является то, что получаемый реагент имеет кислотный характер и не соответствует требованиям, предъявляемым к противогололедным материалам в Российской Федерации (Утв. распоряжением Минтранса РФ от 16 июня 2003 г. №ОС-548-р), по показателю «значение рН», а также требует соблюдения особых мер техники безопасности при применении.

Известен способ получения антигололедного реагента для обработки дорожных и аэродромных покрытий, включающий последовательное смешение хлорида кальция с водой, хлоридом магния и низкозамерзающим гликолевым компонентом в следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид кальция - 10,6-22,0; хлорид магния - 5,3-12,0; низкозамерзающий гликолевый компонент - 4,0-30,0; вода - остальное [Патент РФ №2211235, МПК⁷ С09К 3/18, опубл. 27.08.2003].

Недостатками данного способа являются использование относительно дорогих исходных компонентов - хлорида кальция кальцинированного (по ГОСТ 450), раствора магния хлористого технического или магния хлористого кристаллического и низкозамерзающего гликолевого компонента (НТК), высокая массовая доля гликолевого компонента в составе и относительно высокая себестоимость получаемого композиционного АГС.

Задачей предлагаемого изобретения является создание дешевого и удобного для применения жидкого АГС, который по своим техническим и качественным характеристикам отвечает всем требованиям, предъявляемым к противогололедным материалам, а также базируется на использовании дешевых сырьевых источников - растворов хлоридов магния, кальция и натрия, в том числе рассолов солей природного происхождения - хлорида натрия и хлорида магния.

Это достигается тем, что в предлагаемом АгС, включающем хлориды щелочных и щелочноземельных металлов и ингибитор коррозии, в качестве хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов используют хлориды кальция, магния и натрия, в качестве ингибитора коррозии используют соединение, выбранное из группы, включающей мочевину, нитрит натрия, мононатриийфосфат, динатрийфосфат, буру, полибензиламмоний хлорид, полибензилпиридиний хлорид, полиэтиленполиамины, триэтаноламин, бензотриазол, толилтриазол, бензоат натрия, 2-аминобензоат натрия, капролактам, оксиэтилированные моноалкилфенолы и диалкилфенолы, или их смеси, а сам состав представляет собой водный раствор, имеющий значение рН в пределах 5,5-8,0 при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%:

хлорид кальция	3,0-3,8
хлорид магния	9,8-10,8
хлорид натрия	7,8-8,8
ингибитор коррозии	0,015-0,09
вода и инертные примеси	остальное до 100%

Преимущественно в предлагаемом антигололедном составе в качестве хлорида натрия и хлорида магния используют водные растворы хлорида натрия и хлорида магния природного происхождения или их смеси.

Наличие в предлагаемом композиционном АГС хлорида магния в качестве основного хлорида щелочноземельного металла в количестве 9,8-10,8 мас.% позволяет существенно снизить угнетающее действие препарата на растения по сравнению с составами на основе хлорида кальция и/или хлорида натрия, поскольку ионы магния являются необходимыми элементами для роста и развития растений и уменьшают негативное влияние на растения хлоридов кальция и натрия, а кроме того, раствор природного хлорида магния - минерала бишофита содержит различные биофильные примеси - микроэлементы, которые также оказывают благотворное влияние на рост и развитие растений.

Указанное массовое соотношение компонентов является оптимальным, поскольку при других соотношениях хлоридов металлов получаются АГС либо с более высокой температурой замерзания, либо с более высокой коррозионной активностью. Увеличение массовой доли хлорида кальция в предлагаемом АГС более 3,8% экономически и экологически нецелесообразно, поскольку приводит к увеличению производственной себестоимости состава и усилению негативного влияния хлорида кальция и соответственно целевого АГС на растительность. Увеличение массовой доли ингибитора коррозии в составе АГС также приводит к удорожанию целевого продукта, к тому же некоторые ингибиторы коррозии при более высоких концентрациях не совмещаются с водными растворами хлоридов кальция, натрия, магния, что не позволят обеспечить необходимую однородность композиции.

Используемые сырьевые компоненты и особенно ингибиторы коррозии в указанном количестве определяют получение целевого АГС, имеющего значение рН в пределах 5,5-8,0, что полностью соответствует существующим нормативным требованиям и обеспечивает необходимую безопасность состава при применении в городских условиях. В качестве ингибиторов коррозии в предлагаемом АГС используются соединения, совместимые с водными растворами хлоридов натрия, кальция и магния в указанных массовых концентрациях - от 0,015% до 0,09%, в частности соединения, выбранные из группы, включающей мочевину, нитрит натрия, мононатриийфосфат, динатрийфосфат, буру, полибензиламмоний хлорид, полибензилпиридиний хлорид, полиэтиленполиамины, триэтаноламин, бензотриазол, толилтриазол, бензоат натрия, 2-аминобензоат натрия, капролактам, оксиэтилированные моноалкилфенолы и диалкилфенолы или их смеси. Использование в качестве ингибиторов коррозии дигидроортофосфатов щелочноземельных металлов, например кальция или магния, технически нецелесообразно, поскольку при их содержании в АГС более 0,05 мас.% получаемый противогололедный состав имеет значение рН ниже 5,5.

Процесс получения предлагаемого жидкого АГС характеризуется простотой и экономичностью, поскольку осуществляется при обычных температурах 10-40°С и обычном давлении путем смешения исходных сырьевых компонентов в любой последовательности или одновременно в необходимых массовых соотношениях до получения однородного раствора.

Процесс получения предлагаемого АГС может быть реализован периодическим или непрерывным способом, однако более экономичным представляется непрерывный способ производства.

Ниже приведены примеры, демонстрирующие сущность предлагаемого АГС, которые никоим образом не ограничивают объем притязаний, определенный формулой и описанием.

Пример 1. Получение АГС (типовая методика синтеза).

В трехгорлый стеклянный или нержавеющий реактор, снабженный перемешивающим устройством, термометром и капельной воронкой, помещают 32,2 г раствора хлорида магния (рассола минерала бишофита) с массовой долей MgCl₂ 32,0%, при температуре в пределах 10-40°С, прибавляют 34,4 г водного раствора хлорида натрия с массовой долей NaCl 25,0% (подземный рассол галита), затем прибавляют 9,8 г раствора хлорида кальция с массовой долей CaCl₂ 35,0% и 0,015 г ингибитора коррозии, растворенного в 23,6 г воды. В качестве ингибитора коррозии используют мононатрийфосфат. Перемешивают смесь в течение 10-20 минут. Получают 100 г АГС следующего состава, мас.%:

хлорид кальция	3,43
хлорид магния	10,3
хлорид натрия	8,6
ингибитор коррозии	0,015
вода и инертные примеси	остальное до 100%

Полученный АГС удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к противогололедным материалам (Утв. распоряжением Минтранса РФ от 16 июня 2003 г.№ОС-548-р). Температура кристаллизации полученного АГС составляет минус 24,5°С. Значение рН средства - 6,15. Скорость коррозии стали Ст.3, определенная по ГОСТ 9.905-82, составляет 0,05 мг/см²·сут.

Пример 2.

Синтез проводят аналогично описанному в примере 1, исходя из 30,6 г раствора хлорида магния (бишофита) с массовой долей MgCl₂ 32,0%, 32,0 г природного рассола хлорида натрия с массовой долей NaCI 25,0%, 9,7 г раствора хлорида кальция с массовой долей CaCl₂ 35,0% и 27,69 г водного раствора, содержащего 0,09 г триэтаноламина. Перемешивают смесь в течение 10-15 минут. Получают 100 г АГС следующего состава, мас.%:

хлорид кальция	3,41
хлорид магния	9,80
хлорид натрия	8,00
ингибитор коррозии (триэтаноламин)	0,09
вода и инертные примеси	остальное до 100%

Полученный АГС удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к противогололедным материалам (Утв. распоряжением Минтранса РФ от 16 июня 2003 г. №ОС-548-р). Температура кристаллизации полученного АГС составляет минус 22,5°С. Значение рН средства 7,5. Скорость коррозии стали Ст.З, определенная по ГОСТ 9.905-82, составляет 0,045 мг/см²·сут.

Пример 3.

Получение АГС осуществляют аналогично описанному выше, исходя из 33,44 г раствора хлорида магния с массовой долей MgCl₂ 32,0%, 34,4 г водного раствора хлорида натрия с массовой долей NaCl 25,0%, 10,6 г водного раствора хлорида кальция с массовой долей CaCl₂ 34,9% и 0,05 г мочевины натрия в качестве ингибитора коррозии, растворенной в 21,51 г воды. Получают 100 г АГС следующего состава, мас.%:

хлорид кальция	3,70
хлорид магния	10,80
хлорид натрия	8,60
ингибитор коррозии (мочевина)	0,05
вода и инертные примеси	остальное до 100%

Полученный АГС удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к противогололедным материалам. Температура кристаллизации полученного АГС составляет минус 20,5°С. Значение рН - 5,6. Скорость коррозии стали Ст.3, определенная по ГОСТ 9.905-82, составляет 0,06 мг/см²·сут.

Аналогично осуществляют получение АГС, которые имеют массовое соотношение компонентов, указанное выше в описании, с использованием в качестве ингибитора коррозии нитрита натрия, динатрийфосфата, буры (тетрабората натрия), полибензиламмоний хлорида, полибензилпиридиний хлорида, полиэтиленполиаминов, бензотриазола, толилтриазола, бензоата натрия, 2-аминобензоата натрия, капролактама, оксиэтилированных моно- и диалкилфенолов или их различных смесей. Все получаемые по описанию АГС характеризуются значениями рН в диапазоне 5,5-8,0.

Проведенные сравнительные испытания показали, что предлагаемый АГС полностью удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к жидким противогололедным реагентам для обработки поверхности дорог, и является эффективным, экономичным противогололедным материалом, обладающим меньшей коррозионной активностью по сравнению с другими жидкими составами на основе хлоридов магния, натрия и кальция, содержащими в качестве ингибитора коррозии дигидроортофосфаты щелочноземельных металлов. Кроме того, применение предлагаемого АГС позволяет существенно снизить негативное воздействие на окружающую среду по сравнению с аналогичными препаратами на основе таких хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, как хлориды натрия и кальция.

Предлагаемый АГС характеризуется низкой производственной себестоимостью за счет использования доступных и дешевых растворов хлорида магния и натрия природного происхождения в указанных массовых соотношениях.

1. Антигололедный состав, включающий хлориды щелочных и щелочноземельных металлов и ингибитор коррозии, отличающийся тем, что в качестве хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов содержит хлориды кальция, магния и натрия, в качестве ингибитора коррозии содержит соединение, выбранное из группы, включающей мочевину, нитрит натрия, мононатриийфосфат, динатрийфосфат, буру, полибензиламмоний хлорид, полибензилпиридиний хлорид, полиэтиленполиамины, триэтаноламин, бензотриазол, толилтриазол, бензоат натрия, 2-аминобензоат натрия, капролактам, оксиэтилированные моноалкилфенолы и диалкилфенолы или их смеси и состав представляет собой водный раствор, имеющий значение рН в пределах 5,5-8,0, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорид кальция	3,0-3,8
хлорид магния	9,8-10,8
хлорид натрия	7,8-8,8
ингибитор коррозии	0,015-0,09
вода и инертные примеси	остальное

2. Антигололедный состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве хлорида натрия и хлорида магния содержит водные растворы хлорида натрия и хлорида магния природного происхождения или их смеси.