專利名稱：：基于乙酸鹽的液體除冰劑及借助該制劑除去交通路面上雪和冰的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及基于堿金屬乙酸鹽、堿土金屬乙酸鹽或兩者的混合物的，用于交通路面的液體除冰劑。本發(fā)明還涉及使用該除冰劑融化交通路面上的雪和冰的方法。公路、環(huán)形馬路、人行道、橋梁、體育場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)等路面(下稱交通路面)上的雪和/或冰對(duì)交通流量和交通安全造成很大損害。因此，很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)就已經(jīng)知道在這些路面上應(yīng)用能夠融化雪和冰的制劑(除冰劑);如參見(jiàn)美國(guó)專利4，283，297。除冰劑應(yīng)滿足的條件有很大差異。首先，用于建筑待處理路面的材料，如混凝土一定不能受到除冰劑的損壞。另外，不能對(duì)金屬造成腐蝕作用也是很重要的。再者，應(yīng)確保不會(huì)因除冰劑的易燃性而有失火的危險(xiǎn)。其組分應(yīng)在很大程度上是動(dòng)物和人生理上可接受的。因?yàn)檫@種制劑也可能進(jìn)入廢水中，所以還要求它具有生物可降解性。融化劑不僅可以進(jìn)入廢水，而且會(huì)進(jìn)入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地中，為此不應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)土壤有所損害。還有，能迅速發(fā)揮融化作用也是基本要求之一。最后，從經(jīng)濟(jì)角度看，除冰劑需要量應(yīng)小并且價(jià)格便宜。現(xiàn)有技術(shù)中描述了許多可用作除冰劑的有機(jī)和無(wú)機(jī)酸的堿金屬和堿土金屬鹽，這些鹽可以單獨(dú)使用或者將兩種或多種聯(lián)合使用?？商岬降倪@些鹽的例子是氯化鈉、氯化鈣、溴化鈣、氯化鎂、碳酸鈉、甲酸鈉、乙酸鈉、乙酸鉀、乙酸鈣、乙酸鎂、乳酸鈉等。美國(guó)專利4，388，203、4，728，393和4，855，071描述了含有較大或較小量堿金屬羧酸鹽、堿土金屬羧酸鹽和堿金屬或堿土金屬氯化物的固體和液體除冰劑。具體地說(shuō)，美國(guó)專利4，388，203中描述了主要包含水、二醇、增稠劑及堿金屬乙酸鹽和/或堿土金屬氯化物的除冰劑。美國(guó)專利4，728，393中公開(kāi)的除冰劑組合物是從造紙廠的廢水中得到的，并另外含有堿金屬和/或堿土金屬乙酸鹽、甲酸鹽、乳酸鹽及碳酸鹽。最后，美國(guó)專利4，855，071中述及，已用特定方法制備了包含有1至4個(gè)碳原子之堿金屬和/或堿土金屬羧酸鹽的固體除冰劑，并強(qiáng)調(diào)指出乙酸鈣/鎂是特別適用的。雖然已知的基于包括堿金屬乙酸鹽和堿土金屬乙酸鹽等乙酸鹽的除冰劑能符合上述的幾項(xiàng)要求，但就腐蝕作用來(lái)就它們?nèi)圆荒芰钊藵M足。例如，它們能符合上述與短融化時(shí)間、需要量較小以及價(jià)格相對(duì)便宜等要求;乙酸鹽的其他優(yōu)點(diǎn)在于，因?yàn)樗鼈兊乃苄院?，故也可以其常常期望的水溶液形式使用。然而，基于上述乙酸鹽并具有上述優(yōu)點(diǎn)的液體除冰劑，尚須在其對(duì)金屬的腐蝕作用方面進(jìn)行改進(jìn)。所研究的液體除冰劑對(duì)鋁、鎂、鋼和鍍鋅鋼等金屬有或大或小的腐蝕作用。此外，它們?cè)谒^鋼的氫脆方面表現(xiàn)有相對(duì)低的抑制作用。如眾所周知，氫脆化被理解為由于氫的作用而使金屬材料的強(qiáng)度降低。氫的存在本身則是因金屬材料表面上的電化學(xué)反應(yīng)(陰極/陽(yáng)極過(guò)程)所致。氫脆化是影響金屬材料耐受高壓力的一個(gè)主要問(wèn)題，例如對(duì)于飛機(jī)支架來(lái)說(shuō)，一般都是用高合金鋼制成的。即使是由任何類型腐蝕作用造成的部分支架的損壞，也會(huì)導(dǎo)致許多困難。因此，對(duì)氫脆化的相對(duì)低的抑制作用是所研究之液體除冰劑的另一個(gè)缺點(diǎn)，特別是在將其用于飛機(jī)交通路面，如飛機(jī)起飛、降落跑道及停機(jī)場(chǎng)路面上時(shí)。為解決基于乙酸鹽及同系物鹽類之除冰劑的上述問(wèn)題，已借助抑制劑作了若干嘗試。最近歐洲專利申請(qǐng)No.0375214-A1描述了主要含下列組分的液體除冰劑45-60%(重量)的至少一種堿金屬乙酸鹽和/或堿金屬甲酸鹽，0.1-0.4%(重量)的至少一種堿金屬磷酸鹽及0.2-0.6%(重量)的至少一種堿金屬亞硝酸鹽，并加水至100%(重量)(其中各百分比例均基于除冰劑的重量)。與已知除冰劑相比，雖然該除冰劑因合用堿金屬磷酸鹽/堿金屬亞硝酸鹽等抑制劑而改善了上述金屬腐蝕作用和氫脆化方面的特性，但其亞硝酸鹽內(nèi)容物仍是這種除冰劑的一大缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的是提供一種基于堿金屬和/或堿土金屬乙酸鹽的液體除冰劑，其對(duì)金屬腐蝕和氫脆化表現(xiàn)有很高的抑制作用，這種抑制作用是基于實(shí)施中可接受的抑制劑系統(tǒng)。這種新的除冰劑也特別適用于處理被冰和/或雪覆蓋的飛機(jī)交通路面。本發(fā)明的液體除冰劑基本上包含a)15-70%(重量)，較好是25-60%(重量)的至少一種堿金屬乙酸鹽或至少一種堿土金屬乙酸鹽或它們的混合物，b)0.01-1%(重量)，較好是0.03-0.5%(重量)的至少一種水溶性三唑化合物或至少一種水溶性咪唑化合物或兩者的混合物，以及c)水，加至100%(重量)〔各百分比例均基于除冰劑的重量，即a)、b)和c)組分的總重量〕。本發(fā)明液體除冰劑的鹽成分是至少一種堿金屬乙酸鹽和/或至少一種堿土金屬乙酸鹽。堿金屬中，較好是鈉和鉀;堿土金屬中，較好是鈣和鎂。堿金屬乙酸鹽和堿土金屬乙酸鹽這兩種乙酸鹽中，較好是前者。因此，本發(fā)明除冰劑的乙酸鹽較好是乙酸鈉和/或乙酸鉀，尤其是乙酸鉀。因此乙酸鉀是根據(jù)本發(fā)明之液體除冰劑中特別優(yōu)選的乙酸鹽化合物。液體除冰劑中乙酸鹽的濃度可在很寬范圍內(nèi)變化。其主要依據(jù)于乙酸鹽在水中的溶解度(應(yīng)呈現(xiàn)為基本上澄清的溶液)和欲施用于待處理交通路面上之溶液的量而定。如使用較濃溶液，融化冰和/或雪所需之溶液的量要比較稀溶液用量小些。為此，優(yōu)選的濃度范圍為15-70%(重量)，更好為25-60%(重量)，上述百分比例是基于除冰劑的重量。根據(jù)本發(fā)明之液體除冰劑的抑制作用是基于以溶解形式和適用量存在于成品液體除冰劑中的三唑化合物和咪唑化合物。適用的水溶性三唑化合物可以是三唑和其衍生物，如甲基三唑等烷基三唑;苯并三唑、氨基苯并三唑和硝基苯并三唑等苯并三唑化合物;和甲苯基三唑。優(yōu)選的三唑是苯并三唑(1H-苯并三唑或1，2，3-苯并三唑)和甲苯基三唑(1H-甲基苯并三唑，通常為異構(gòu)體混合物)。適用的水溶性咪唑類化合物是咪唑(1H-咪唑)及其衍生物，如甲基咪唑和苯并咪唑，其中優(yōu)選的是咪唑。三唑和咪唑這兩類化合物中，較好是三唑，且其中優(yōu)選的是如上所述的苯并三唑和甲苯基三唑。上述化合物可作為粉末、結(jié)晶、針晶等形式由商業(yè)途徑購(gòu)得。本發(fā)明除冰劑中三唑和/或咪唑的量，為除冰劑重量的0.01-1%。一般小于0.01%幾乎不能達(dá)到所需的效果，且在大于1%時(shí)不再產(chǎn)生有利影響。因此，優(yōu)選的三唑和/或咪唑的量為除冰劑重量的0.03-0.5%。已發(fā)現(xiàn)，如將三唑和/或咪唑與堿金屬磷酸鹽合用，就是說(shuō)如果除上述三唑和/或咪唑外，還存在一定量的堿金屬磷酸鹽作為另一種抑制劑成分，則可使對(duì)金屬腐蝕的抑制作用達(dá)到特別高的程度。堿金屬磷酸鹽較好是磷酸鈉和/或磷酸鉀。堿金屬磷酸鹽的量應(yīng)為除冰劑總重量的0.01-0.5%，較好為0.03-0.2%。如果用堿金屬磷酸鹽作為第二抑制劑，則堿金屬乙酸鹽將作為乙酸鹽化合物使用，因?yàn)榍罢呖膳c堿土金屬乙酸鹽形成非水溶性堿土金屬磷酸鹽。本發(fā)明的液體除冰劑基本上包含a)15-70%(重量)，較好25-60%(重量)的至少一種堿金屬乙酸鹽，b)0.01-1%(重量)，較好0.03-0.5%(重量)的至少一種水溶性三唑化合物或至少一種水溶性咪唑化合物或兩者的混合物。b′)0.01-0.5%(重量)，較好0.03-0.2%(重量)的至少一種堿金屬磷酸鹽，以及c)水加至總重量的100%〔基于除冰劑的重量，即化合物a)、b)、b′)和c)的總重量〕。本發(fā)明的液體除冰劑是經(jīng)將各個(gè)成分混合在一起而制得的。最好首先將溶劑水(完全除去礦物質(zhì)的水)引入容器中，并在攪拌同時(shí)，且必要時(shí)在加熱同時(shí)進(jìn)一步加入各成分，即得到所需的溶液。因?yàn)楸景l(fā)明除冰劑的所有成分都是可溶于水的，所以它是一種達(dá)到一定程度的低粘度的澄清液體，因此很容易處理本發(fā)明液體除冰劑的pH一般大于8。較好的pH范圍為8至12，更好是9至11。如果將各成分混合在一起之后沒(méi)有達(dá)到上述的pH，可加入堿金屬化合物，特別是堿金屬氫氧化物，如氫氧化鈉或氫氧化鉀將其調(diào)到所需的值。本發(fā)明融化交通路面上之雪和冰的方法包括，將有效量的上述除冰劑施加于待處理的交通地面上，即所使用的量應(yīng)足以除去該處的冰和/或雪。這個(gè)量主要取決于戶外溫度和所存在之冰和/或雪的量，一般用量約為每平方米冰和/或雪覆蓋面10至100克。例如，可以借助常用的噴霧裝置施用該液體除冰劑。本發(fā)明的除冰劑具有許多優(yōu)點(diǎn)。因此它能夠符合上述要求，且除了融化時(shí)間短以外，還對(duì)金屬腐蝕及氫脆化有很高的抑制作用。事實(shí)上，正是由可接受的抑制劑所呈現(xiàn)的所有這些特性，才特別顯示本發(fā)明除冰劑的不同之外，基于這些特殊性質(zhì)，使該新的除冰劑特別適用于飛機(jī)交通地面，如飛機(jī)起飛和降落跑道，停機(jī)場(chǎng)所，道路等。下面借助本發(fā)明的實(shí)施例和比較實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明。下列實(shí)施例1-6和比較實(shí)施例中所述的除冰劑是經(jīng)混合各成分后制得的。各成分的百分含量均代表重量百分比。實(shí)施例150.00%乙酸鉀0.10%咪唑49.90%水實(shí)施例260.00%乙酸鉀0.30%甲苯基三唑39.70%水實(shí)施例325.00%乙酸鉀0.04%苯并三唑74.96%水實(shí)施例425.00%乙酸鉀0.05%苯并三唑0.03%磷酸鈉74.92%水實(shí)施例550.00%乙酸鉀0.10%甲苯基三唑0.05%磷酸鈉49.85%水實(shí)施例660.00%乙酸鉀0.25%咪唑0.15%磷酸鉀39.60%水比較實(shí)施例50.00%乙酸鉀0.20%磷酸鉀0.40%亞硝酸鈉49.40%水就金屬腐蝕作用和氫脆化試驗(yàn)了實(shí)施例1至6和比較實(shí)施例的除冰劑。金屬腐蝕試驗(yàn)是按照ASTMF483(ASTM＝AmericanSocietyforTestingandMaterials)和BoeingCommecialAirplaneCompany，Seettle，USA的所謂夾心腐蝕試驗(yàn)進(jìn)行的。氫脆化試驗(yàn)則是按照ASTMF519進(jìn)行的。在ASTMF483試驗(yàn)中，稱重的試驗(yàn)樣品于常壓下在被試除冰劑中浸沒(méi)24小時(shí)，其中溫度保持在35℃，浸沒(méi)后再次稱重。腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明，以毫克為單位測(cè)得的每份試驗(yàn)樣品的浸沒(méi)前后的兩重量不同。該試驗(yàn)可用金屬鋁特別是包層鋁2024-TO，鎂特別是鎂AMS4375，鋼C45及鍍鋅鋼ST10。在Boeing夾心腐蝕試驗(yàn)(它代表了對(duì)金屬鋁(包層鋁7075-T6)的特別精確的腐蝕試驗(yàn))中，使用了特定形狀的試驗(yàn)樣品。試驗(yàn)樣品由兩片相同的鋁薄層和一片被試除冰劑浸漬的濾紙組成;這三個(gè)組成部分以?shī)A心形式結(jié)合在一起，其中被浸漬的濾紙放在中間，并且借助防水粘附條使它們牢固地合在一起。該試驗(yàn)樣品在干燥箱內(nèi)于常壓和環(huán)境的相對(duì)濕度下35℃放置8小時(shí)，然后在常壓和90-100%的相對(duì)濕度下35℃放置16小時(shí)。經(jīng)上述兩步驟處理后，再于上述條件下交替地重復(fù)七次8和16小時(shí)的同樣處理。在經(jīng)過(guò)第九步驟(持續(xù)8小時(shí))后，進(jìn)行第十步驟，其中試驗(yàn)樣品于常壓和90-100%的相對(duì)濕度下35℃放置64小時(shí)(總試驗(yàn)時(shí)間為168小時(shí))。經(jīng)肉眼觀察兩片鋁薄層是否顯示腐蝕征象來(lái)判定試驗(yàn)結(jié)果。因此如果兩鋁薄片完全沒(méi)有顯示腐蝕現(xiàn)象，即為通過(guò)了試驗(yàn)。氫對(duì)鋼的脆化是當(dāng)鋼MIL-S-5000(一種鉻鎳鋼)的試驗(yàn)樣品在加壓下被浸入被試液體中形成的，其脆化程度用ASTMF519試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)。該試驗(yàn)中，用夾具使鋼試驗(yàn)樣品經(jīng)受一定的壓力，并在這些條件下在被試除冰劑中23℃浸漬150小時(shí)。經(jīng)肉眼觀察鋼試驗(yàn)樣品在壓力下是否有破壞來(lái)確定試驗(yàn)結(jié)果。因此，如果試驗(yàn)樣品沒(méi)有破裂即為通過(guò)了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果所有本發(fā)明的除冰劑均通過(guò)Boeing夾心腐蝕試驗(yàn)和ASTM519氫脆化試驗(yàn)。這些試驗(yàn)也應(yīng)用于比較實(shí)施例的除冰劑。ASTMF483腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果總結(jié)于下表中，并顯示本發(fā)明的除冰劑在金屬腐蝕作用方面有良好的抑制效果。就本發(fā)明除冰劑的融化冰雪時(shí)間來(lái)說(shuō)，它們能符合在實(shí)用中迅速融化冰雪的要求。因此，本發(fā)明的除冰劑對(duì)金屬腐蝕和氫脆化可顯示出高抑制能力，而且還沒(méi)有亞硝酸鹽存在?；谶@些特性，故它們具有特殊優(yōu)越性并能長(zhǎng)期符合要求。表1以每種金屬試驗(yàn)樣品毫克重量差異表示的ASTMF483金屬腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果</tables>＊除冰劑A是實(shí)施例1至6和比較實(shí)施例的除冰劑。＊＊除冰劑B是用完全去礦物質(zhì)水以1∶1體積比稀釋后的除冰劑A。權(quán)利要求1.基本上由下列成分組成的液體除冰劑a)15至70%(重量)的至少一種堿金屬乙酸鹽或至少一種堿土金屬乙酸鹽或兩者的混合物，b)0.01至1%(重量)的至少一種水溶性三唑化合物或至少一種水溶性咪唑化合物或兩者的混合物，以及c)水補(bǔ)足其余部分以達(dá)到100%(重量)。2.根據(jù)權(quán)利要求1的除冰劑，其基本上由下列成分組成a)25至60%(重量)的至少一種堿金屬乙酸鹽或至少一種堿土金屬乙酸鹽或兩者的混合物，b)0.03至0.5%(重量)的至少一種水溶性三唑化合物或至少一種水溶性咪唑化合物或兩者的混合物，以及c)水，補(bǔ)足其余部分以達(dá)到100%(重量)。3.根據(jù)權(quán)利要求1的除冰劑，其基本上由下列成分組成a)15至70%(重量)的乙酸鈉或乙酸鉀或兩者的混合物，b)0.01至1%(重量)的至少一種水溶性三唑化合物或至少一種水溶性咪唑化合物或兩者的混合物，其中三唑和咪唑化合物選自于苯并三唑、甲苯基三唑和咪唑，以及c)水，補(bǔ)足其余部分以達(dá)到100%(重量)。4.根據(jù)權(quán)利要求1的除冰劑，其基本上由下列成分組成a)25至60%(重量)的乙酸鈉或乙酸鉀或兩者的混合物，b)0.03至0.5%(重量)的至少一種水溶性三唑化合物或至少一種水溶性咪唑化合物或兩者的混合物，其中三咪和咪唑化合物選自苯并三唑、甲苯基三唑和咪唑，以及c)水，補(bǔ)足其余部分以達(dá)到100%(重量)。5.根據(jù)權(quán)利要求1的除冰劑，其基本上由下列成分組成a)15至70%(重量)的至少一種堿金屬乙酸鹽，b)0.01到1%(重量)的至少一種水溶性三唑化合物或至少一種水溶性咪唑化合物或兩者的混合物，b′)0.01至0.5%(重量)的至少一種堿金屬磷酸鹽，以及c)水、補(bǔ)足其余部分以達(dá)到100%(重量)。6.根據(jù)權(quán)利要求1的除冰劑，其基本上由下列成分組成a)25至60%(重量)的至少一種堿金屬乙酸鹽，b)0.03到0.5%(重量)的至少一種水溶性三唑化合物或至少一種水溶性咪唑化合物或兩者的混合物，b′)0.03至0.2%(重量)的至少一種堿金屬磷酸鹽，以及c)水、補(bǔ)足其余部分以達(dá)到100%(重量)。7.根據(jù)權(quán)利要求1的除冰劑，其基本上由下列成分組成a)15至70%(重量)的乙酸鈉或乙酸鉀或兩者的混合物，b)0.01到1%(重量)的至少一種水溶性三唑化合物或至少一種水溶性咪唑化合物或兩者的混合物，其中三唑化合物和咪唑化合物選自于苯并三唑、甲苯基三唑及咪唑，b′)0.01至0.5%(重量)的磷酸鈉或磷酸鉀或兩者的的混合物，以及c)水、補(bǔ)足其余部分以達(dá)到100%(重量)。8.根據(jù)權(quán)利要求1的除冰劑，其基本上由下列成分組成a)25至60%(重量)的乙酸鈉或乙酸鉀或兩者的混合物，b)0.03到0.5%(重量)的至少一種水溶性三唑化合物或至少一種水溶性咪唑化合物或兩者的混合物，其中三唑化合物和咪唑化合物選自于苯并三唑、甲苯基三唑和咪唑，b′)0.03至0.2%(重量)的磷酸鈉或磷酸鉀或兩者的混合物，以及c)水、補(bǔ)足其余部分以達(dá)到100%(重量)。9.融化交通地面上雪和冰的方法，其包括在被處理的交通地面上施加有效量的根據(jù)權(quán)利要求1的除冰劑。全文摘要本文所述的除冰劑包含以至少一種堿金屬乙酸鹽或至少一種堿土金屬乙酸鹽或兩者的混合物及水為主要成分的水溶液，且含有0.01至1％(重量)的至少一種水溶性三唑化合物或至少一種水溶性咪唑化合物或兩者的混合物，必要時(shí)還可含有0.01到0.5％(重量)的至少一種堿金屬磷酸鹽作為抑制劑。所述的融化交通地面上之雪和冰的方法包括在待處理之冰和/或雪覆蓋的地段上施加有效量的該新的除冰劑。文檔編號(hào)E01H10/00GK1061063SQ9110839公開(kāi)日1992年5月13日申請(qǐng)日期1991年11月1日優(yōu)先權(quán)日1990年11月2日發(fā)明者阿齊姆·斯坦奎克,約瑟?！たǚ腋?格哈德·比德曼申請(qǐng)人:赫徹斯特股份公司