CN102277134A - 融雪剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种融雪剂，以甲酸盐为主要成分，还含有硅酸盐、偏铝酸钠、碳酸钠、含磷酰基团的有机磷酸盐等多种添加剂。本发明融雪剂不仅融雪能力强，而且腐蚀性小，对碳钢金属、混凝土的腐蚀性低，特别是针对飞机上使用的铝、镁合金材料的腐蚀性极小，该融雪剂还容易被生物降解，降解时耗氧量低，环保性能好，是一种高效快速融雪剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种融雪剂，具体涉及一种以甲酸盐为主要成分的生态融雪剂。
背景技术
现有氯盐融雪剂由于Cl-离子的腐蚀性，往往添加了阻锈剂(抗蚀剂)，虽然对金属和道路建筑材料腐蚀性有所缓和，但腐蚀性仍很突出，而且Cl-离子对土壤、植被产生影响，危害植物生长。粮食作物、造纸废液、酒副产物、脂糖产物等生物融雪剂虽然成本低，无环境污染，但融雪效果一般。尿素融雪剂分解为氨、硝酸钙镁盐融雪剂含硝酸根，使水体富营养化。乙二醇、丙三醇等醇类融雪剂进入水体分解消耗大量氧，化学耗氧量超标。
甲酸盐是一种新型有机盐融雪剂，其融冰速度快，能力强，使用后易降解，生化耗氧量低，对环境影响小，是一种生态环境友好型融雪剂，但甲酸盐对金属特别是轻金属有一定腐蚀性，必须加适当抗腐蚀剂加以消除。现有技术中通常采用无机磷酸盐作为抗腐蚀剂，但无机磷酸盐的明显不足是与水中钙离子形成钙垢，需和阻垢剂共同使用，而且该磷酸盐排放水中可以促进水体藻类生长，容易造成水质富营养化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种融雪能力强，腐蚀性小，容易被生物降解的新型生态融雪剂。
本发明的技术方案为：一种融雪剂，其特征在于各组分的重量百分比为：
所述甲酸盐选自甲酸钠、甲酸钾的一种或两种；
所述硅酸盐选自二硅酸钠、二硅酸钾、偏硅酸钠、偏硅酸钾的一种或多种；
所述含磷酰基团的有机磷酸盐为羟基亚乙基二磷酸二钠(HEDPNa2)、2-磷酸丁烷-1，2，4-三羧酸四钠(PBTCANa4)、a-羟基磷乙酸钠(HPAANa)的一种或多种。
所述硅酸盐的模数为1-3.5。
所述的融雪剂的生产方法，其特征在于包括下述步骤：将所述甲酸盐、硅酸盐、偏铝酸钠、碳酸钠、含磷酰基团的有机磷酸盐粉碎、混合、搅拌均匀后，挤压成2-6mm的颗粒，烘干，即得。
本发明的有益效果有：
(1)本发明的融雪剂融雪能力强；
(2)含磷酰基团[-PO(OH)2]的有机磷酸盐与硅酸盐复合用作抗腐蚀剂，少量偏铝酸钠、碳酸钠的使用对提高对镁铝合金的抗蚀性起到协同和促进作用，产品对碳钢金属、混凝土的腐蚀性低；特别是针对飞机上使用的铝、镁合金材料的腐蚀性极小，产品符合美国SAE-AMS-1431C航空材料环境要求指标；
(3)本发明的融雪剂容易被生物降解，降解时生化和化学耗氧量低，环保性能好；
(4)本发明的融雪剂在低温下溶解速度快，溶解度大，该融雪剂固体颗粒吸水性强，在低温下能迅速吸收周围环境空气中的水份形成盐水，首先渗入地表，然后扩散开来，破坏掉冰雪与冻结地面之间的附着力，达到快速融化冰雪的目的，工作效率高，是一种高效快速融雪剂。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明。
表1列出了四种实施例组分(其中所述数据是指各组分在融雪剂中的重量百分比)：
表1实施例1～4融雪剂组分组成
| 组分组成 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 甲酸钠 | 96 | 98 | 97.5 | 97.2 |
| 碳酸钠 | 0.5 | 0.2 | 0.5 | 0.3 |
| 二硅酸钠 | 3.25 | 1.58 | 1.75 | 2.3 |
| 偏铝酸钠 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| HEDPNa2 | 0.15 | 0 | 0 | 0 |
| PBTCANa4 | 0 | 0.12 | 0.15 | 0 |
| HPAANa | 0 | 0 | 0 | 0.1 |
二硅酸钠的模数为2。
实施例1～4融雪剂的生产方法是：按重量百分比取各组分，粉碎、混合、搅拌均匀后，挤压成2-6mm的颗粒，烘干，即得。
试验例1、实施例1～4的融雪化冰能力试验
按照GB/T23851-2009《道路除冰融雪剂)》对本发明四个实施例进行融雪化冰能力测定试验，试验方法为：
①将100ml水加入到瓷坩埚，放入低温恒温箱中，在-10℃条件下，制成冰块后，取出擦干瓷坩埚外壁的水和冰，迅速称量，精确到0.1g。
②将本发明融雪剂配置成0.2g/ml浓度的水溶液，取25ml倒入装有冰块的瓷坩埚中，瓷坩埚在低温恒温箱中-10℃条件下，30分钟后取出，立即倾倒其液体，并迅速称量瓷坩埚和剩余冰块的质量。
③同等条件下做氯化钠融雪剂对比试验，计算本发明融雪剂与氯化钠融雪剂的融雪能力比K，计算公式为K＝(m0-m1)×100/(m01-m11)，其中m0和m1分别是未加入融雪剂和加入本发明融雪剂后瓷坩埚和冰块的质量(g)，m01和m11分别是未加入融雪剂和加入氯化钠融雪剂后瓷坩埚和冰块的质量(g)。实验结果见表2。
表2融雪能力实验结果
| 序号 | 种类 | 融雪能力比K(％) |
| 1 | 实施例1 | 108 |
| 2 | 实施例2 | 123 |
| 3 | 实施例3 | 121 |
| 4 | 实施例4 | 116 |
从上表可以看出，本发明的融雪剂比氯化钠融雪剂的融雪能力强。
试验例2、实施例1～4的金属碳钢腐蚀试验
按照国标GB/T10124-1988，对上述四个实施例进行碳钢腐蚀试验，步骤如下：
①取5片中间打孔(孔径为3mm)的碳钢金属片50×25×2mm，用5％硫酸溶液浸泡5分钟，再依次进行水洗、酒精冲洗、丙酮冲洗，吹氮气进行干燥，之后放到干燥箱中，进行编号、测量和称重；
②在五只2000ml烧杯中分别加入1000ml纯净水，在第一只烧杯中加入氯化钠200g，另外四只烧杯中分别加入实施例1～4的融雪剂各200g；
③将5片碳钢金属片分别用尼龙绳吊在五只烧杯的溶液中，尼龙绳另一端系在玻璃棒上，并将玻璃棒架在烧杯口沿上，使金属处于溶液中央偏下的位置；
④碳钢金属片连续在溶液中浸泡48小时后，放在3％浓度的盐酸中浸泡10分钟，取出后用刷子刷掉表面残锈，再先后用酒精、丙酮冲洗，吹氮气进行干燥后放在干燥箱中，再逐一进行称重；
⑤缓蚀效果评价。试验结果见表3。
表3金属碳钢腐蚀试验结果
*腐蚀比率(％)是以氯化钠的腐蚀速率为100％。
腐蚀速率R＝[8760×(M-M1)]÷STD×10
式中S代表表面积，标准试片数值是28cm2；T代表浸泡时间，数值是48小时；D代表密度，数值是7.85g/cm3；8760是一年的小时数；10是单位换算系数。
从上表可以看出，本发明的融雪剂对碳钢金属的腐蚀性明显低于氯化钠融雪剂。
试验例3、实施例1～4的混凝土腐蚀性试验
按照美国ASTM designation C672-84方法，对上述四个实施例进行混凝土的腐蚀性试验。试验方法为：将静养好的混凝土块(100×100×100mm)浸渍在3％浓度的融雪剂溶液中，-20℃的环境下冷冻16小时，融冻过程在室温下持续8小时，反复进行50天，融雪剂溶液每周更换一次，并且称量混凝土块的重量，根据质量损失计算混凝土腐蚀率，再与氯化钠对比计算出腐蚀比率，试验结果见表4。
表4混凝土腐蚀性试验结果
| 序号 | 种类 | 混凝土腐蚀率(％) | 腐蚀比率(％)* |
| 1 | 氯化钠 | 4.98 | |
| 2 | 实施例1 | 0.30 | 6.02 |
| 3 | 实施例2 | 0.23 | 4.62 |
| 4 | 实施例3 | 0.17 | 3.41 |
| 5 | 实施例4 | 0.14 | 2.81 |
*腐蚀比率(％)是以氯化钠的腐蚀率为100％。
从上表可以看出，本发明的融雪剂对混凝土的腐蚀性明显低于氯化钠融雪剂。
试验例4、实施例1～4的外观及生物降解能力测试：
按美国“APAH水及废水检测标准”(APAH“standard methods for examinationof water and waste water”)提供的检测方法测试：
融雪剂配成浓度：15％水溶液。保温培养期：15天。培养温度：20℃。检测结果如下表5：
表5生物降解能力测试结果
从上表可以看出，本发明的融雪剂比醋酸钠或尿素融雪剂更易被生物降解，而且本发明的融雪剂降解时生化和化学耗氧量均低于醋酸钠或尿素融雪剂，环保性能更优。
试验例5、实施例1～4的全浸式腐蚀试验测试：
①对实施例1～4按照“美国航空材料技术规格——关于飞行跑道、飞行滑道除冰/防冰固体化含物”(SAE-AMS-1431C Compound，Solid Runway andTaxiway Deicing/Anti-Icing)检测标准中ASTM F 483标准进行全浸式腐蚀试验测试：
②ASTM F 483标准测定步骤为，取尺寸为50.8×25.4×1.6mm的金属片放在规定浓度的(15％)融雪剂配成的试液中，于一大气压下及38±3℃恒温条件下，浸泡24小时，记录金属片浸泡前后重量变化及外观腐蚀变色情况，浸泡前后两次重量变化测试结果单位为mg/cm2·24小时。
③测试结果如下表6所示：
表6全浸式腐蚀试验测试结果
从上表可以看出，通过对飞机上使用的铝、镁等轻金属材料的腐蚀性测试实验，本发明的融雪剂完全达到美国SAE-AMS-1431C完全浸没腐蚀试验测试标准。
上述实施例和试验例例举了四种融雪剂的组分及其重量百分比，为进一步说明本发明，还提供以下三个具体实施例：
实施例5
一种融雪剂，各组分的重量百分比为：
二硅酸钠的模数为1。
生产方法是：按重量百分比取各组分，粉碎、混合、搅拌均匀后，挤压成2-6mm的颗粒，烘干，即得。
实施例6
一种融雪剂，各组分的重量百分比为：
二硅酸钠的模数为3.5。
生产方法与实施例5相同。
实施例7
一种融雪剂，各组分的重量百分比为：
二硅酸钠的模数为2。
生产方法与实施例5相同。
当然，本发明还可以有其它多种实施方式，如将甲酸钠用其它甲酸盐代替，例如用甲酸钾代替，或者部分用甲酸钾代替；将二硅酸钠的全部或部分用其它硅酸盐代替，例如用偏硅酸钠、二硅酸钾、偏硅酸钾的一种或多种代替；含磷酰基团[-PO(OH)2]的有机磷酸盐也不局限于为羟基亚乙基二磷酸二钠(HEDPNa2)、2-磷酸丁烷-1，2，4-三羧酸四钠(PBTCANa4)、a-羟基磷乙酸钠(HPAANa)的一种，还可以是两种或三种的组合。只要各组分的重量百分比在本发明的限度范围内，均可以实现本发明的目的，具体实施例本说明书中不再赘述。
本发明融雪剂的使用量参考下表7：
表7融雪剂使用量参考
| 大气温度℃ | 预防用量(g/m2) | 融雪用量(g/m2) |
| 0--5℃ | 30 | 50 |
| -5--10℃ | 50 | 80 |
| -10--15℃ | 80 | 120 |
该融雪剂主要用于飞机场跑道，清除和预防霜、冰或雪的积聚，也可用在街道、公路、自行车道、人行道、桥梁、庭院、停车场、运动场及其它交通区域。
Claims (3)
1.一种融雪剂，其特征在于各组分的重量百分比为：
所述甲酸盐选自甲酸钠、甲酸钾的一种或两种；
所述硅酸盐选自二硅酸钠、二硅酸钾、偏硅酸钠、偏硅酸钾的一种或多种；
所述含磷酰基团的有机磷酸盐为羟基亚乙基二磷酸二钠、2-磷酸丁烷-1，2，4-三羧酸四钠、a-羟基磷乙酸钠的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的融雪剂，其特征在于所述硅酸盐的模数为1-3.5。
3.根据权利要求1所述的融雪剂的生产方法，其特征在于包括下述步骤：将所述甲酸盐、硅酸盐、偏铝酸钠、碳酸钠、含磷酰基团的有机磷酸盐粉碎、混合、搅拌均匀后，挤压成2-6mm的颗粒，烘干，即得。
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