专利名称：一种新型的飞机除冰/防冰液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及航空航天领域，具体涉及一种新型的飞机除冰/防冰液。
背景技术：
飞机除冰/防冰液主要用于清除飞机停留在地面时飞机表面形成的凝结沉积物， 如冰，雪，霜等，以防止进一步在飞机表面沉积形成新的雪、冰或霜。防冰和除冰的主要区别在于，防冰主要是防止冰的形成；除冰是去除已形成的冰加速飞机表面的清洁。飞机除冰/防冰液对处理飞机表面非常重要。进入冬季后，飞机表面上将会覆盖一层冻结物，起飞时除冰/防冰液将通过速度突然增加形成的剪切力将这层冻结物从飞机机翼上除去，或者避免飞机机翼上产生冻冰，以免影响飞机飞行。依据 SAE (Society of Automotive Engineers) AMS (American Metal Society) 14^F，除冰/防冰液不仅要满足假塑性和防冰时间的要求，还要满足更进一步的其他的物理性能，如热稳定性能，即在相对长的时间内，粘度要尽可能的不发生变化；另外，稠化后的除冰/防冰液应对剪切不敏感，即剪切后粘度损失尽可能少。再者，飞机起飞后机翼上残留的除冰液不能形成凝胶沉淀等。传统的除冰/防冰液易形成可见的凝胶残留物，凝胶的多少或多或少与水合过程有关联，形成的凝胶越少越适合用于除冰/防冰液的研制。目前，已有许多专利公开了 II型飞机除冰/防冰液的研制和应用。US2009/0309061介绍了一种飞机除冰/防冰液，由；35. 0 % 95. 0 %的二元醇， 0. 001% 5. 0%树突状聚合物及0. 01% 5. 0%的增稠剂和水。US5118434使用聚丙烯酸共聚物作为增稠剂以避免体系中的盐从水醇体系中析出。该共聚物主要由2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸和低烷基羟基丙烯酸及其钠盐组成。W093/24543介绍了一种建立在二元醇的水溶液与具有疏水基团和疏水侧链的增稠剂组合基础上的除冰/防冰液。W098/46695讲到含有35. 0-80%二元醇，水，一种HLB = 4-17的非离子表面活性剂和另一种HLB = 5-18的非离子表面活性剂及聚丙烯酸作为乳化剂的除冰/防冰液。依据AMS 1428F, II型飞机除冰/防冰液的保留时间应至少应满足30min，上述专利提供的除冰/防冰液在防冻时间上没有相当明显的改进，且假塑性，即剪切稀化能力也
有待进一步提高。专利CN98108074.X 公开了由 50. 0% 防冻剂(1，2_ 丙二醇)、0. 2-2. 0 % 聚合物、 0.5%阴离子或非离子表面活性剂(40%的直链烷基苯磺酸钠溶液)、适量碱金属氢氧化物中和剂(氢氧化钾、氢氧化钠等)、0. 07%防腐剂(二代的磷酸钾)和48%的去离子水组成的防冻液，该专利中聚合物用量较高，且目标粘度较高。由于高速搅拌，泵送及通过小管道输送引起的强烈剪切力，将会导致增稠剂出现不可逆的粘度损失，这种机械运载将会破坏聚合物链，甚至会对聚合物的网络结构造成不可逆的破坏。因此，当用喷洒设备泵送或喷洒时，需要尽可能少的减少粘度的损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种增加有效的防冻时间的飞机除冰/防冰液。本发明提供的飞机除冰/防冰液，由以下重量百分比的成分和去离子水组成30-80 % 二元醇、0. 01-1. 0 %增稠剂、0. 05-2 %表面活性剂、0. 01-1 %腐蚀抑制剂、 0. 05-0. 2%抗菌剂，pH 7. 0-7. 5。优选地，该飞机除冰/防冰液由以下重量百分比的成分组成30-70%二元醇、 0. 1-0. 7%增稠剂、0. 05-1. 5%表面活性剂、0. 01-0. 5%腐蚀抑制剂、0. 05-0. 抗菌剂。进一步优选，本发明提供的飞机除冰/防冰液由以下重量百分比的成分组成 50-70 % 二元醇、0. 2-0. 6 %增稠剂、0. 05-1.0 %表面活性剂、0. 01-0. 5 %腐蚀抑制剂和 0. 05-0. 抗菌剂。更进一步优选，本发明提供的飞机除冰/防冰液由以下重量百分比的成分组成50-70%二元醇、0. 2-0. 3%增稠剂、0. 05-0. 5%表面活性剂、0. 01-0. 5%腐蚀抑制剂和 0. 05-0. 抗菌剂。上述除冰/防冰液中所述二元醇用为冰点抑制剂，优选乙二醇或丙二醇，进一步优选1，2_丙二醇；所述增稠剂选用含有Cich3ci的疏水改性的丙烯酸共聚物，其中和后的粘度，可通过 Brookfiled DV-I粘度计分别测定20°C在0. 3rpm，30rpm时的粘度；含有Cich3ci的疏水改性的丙烯酸共聚物不仅自我润湿能力强，流变性能好，极少的用量便可达到所需的目标粘度，并且大量疏水基团的加入有助于防冰性能试验中防冰时间的提高。其流变性能主要通过剪切稀化指数来衡量。剪切稀化指数(STI)是指该除冰/防冰液分别在0.3rpm和30rpm，2(TC 时粘度之比。本发明中除冰/防冰液的剪切稀化指数大于15。STI指数越高，说明该除冰/ 防冰液在飞机起飞前，更容易从飞机机翼上吹掉。剪切稀化指数是衡量能否通过空气动力学实验的重要指标。一般来说，剪切稀化指数越大，通过空气动力学的可能性就越大。所述表面活性剂为离子表面活性剂或非离子表面活性剂，用以减少除冰/防冰液的表面张力，表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基磺酸盐、聚山梨醇酯等中的一种或几种，优选地，表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯(AECH3)醚、脂肪醇聚氧乙烯(AE0-7)醚、脂肪醇聚氧乙烯(AE0-9)醚、壬基酚聚氧乙烯醚(Polyoxy ethrlene nonyl phinyl ether)及直链烷基苯磺酸钠等中的一种或几种；pH调节剂选用碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物与有机碱复配，其中碱金属氢氧化物选自氢氧化钾、氢氧化钠；碱土金属氢氧化物选自氢氧化钙、氢氧化镁；有机碱选自乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。优选地，PH调节剂是按照质量比为1 3-1 5的氢氧化
钾与乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。所述腐蚀抑制剂可选苯并三氮唑及其钠盐、1，4_ 丁炔二醇、硝酸盐或者磷酸盐等， 优选为苯并三氮唑或硝酸盐，硝酸盐优选为硝酸钠或硝酸钾，磷酸盐选自磷酸氢钠或磷酸
二氢钠。
所述抗菌剂常选用山梨酸钾，山梨酸钠，或5，6- 二氢-2-甲基-环戊并〔D〕异噻唑-3 (4H)-酮等。本发明还提供了一种制备除冰/防冰液的方法，包括以下步骤1)将增稠剂预先溶胀在去离子水中，充分润湿后，搅拌均勻，备用；2)向步骤1)的溶液中依次加入二元醇、表面活性剂、腐蚀抑制剂、抗菌剂搅拌均勻，调节PH值。
本发明还提供了除冰/防冰液在除冰和/或防冰方面的应用。 本发明的技术关键点在于
A、本发明飞机除冰/防冰液组合物的原料组成及配比；
B、本发明飞机除冰/防冰液组合物对飞机表面冻结物的清除效率及保留时间长 短；C、本发明飞机除冰/防冰液组合物的剪切稳定性；D、本发明飞机除冰/防冰液组合物的保质期限。本发明提供的除冰/防冰液具有以下优点1)本发明的除冰/防冰液，所用增稠剂为含有Cich3ci的疏水改性的丙烯酸共聚物， 大量疏水基团的引入有效的提高了飞机除冰/防冰性能，大大延长了除冰/防冰保留时间， 提高了防冰性能；同时，该增稠剂具有较高的剪切稀化指数，更易通过空气动力学试验，残留少。但是丙烯酸共聚物过量，会使所制得的除冰/防冰液的粘度过高，从而增加了飞机起飞时除冰/防冰液被吹掉的难度，从而残留增多，影响飞机的安全飞行；而如果丙烯酸共聚物过少，则达不到所需粘度，防冰性能不达标；pH调节剂的复配使用保证在_5°C时的粘度能够满足水喷雾持久性实验所需的粘度；腐蚀抑制剂抑制对飞机表面的腐蚀；抗菌剂的作用是抗菌剂是指能够在一定时间内，使某些微生物(细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等)的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质；上述成分与二元醇合用，满足了除冰/防冰液的要求，具有剪切稳定，储存稳定，对金属腐蚀小，意外的发现其保质期长，生物毒性低；2)W098/46695公开了二元醇、丙烯酸共聚物、表面活性剂、水组成的防冰/除冰液，与该文献相比，本发明中增加了适量的腐蚀抑制剂和抗菌剂，所制得的除冰液高温稳定性良好；3)CN98108074.X公开了由防冻剂(1，2_丙二醇)、聚合物、阴离子或非离子表面活性剂(40%的直链烷基苯磺酸钠溶液)、适量碱金属氢氧化物中和剂(氢氧化钾、氢氧化钠等)、防腐剂(二代的磷酸钾)和去离子水组成，与之相比，本发明中聚合物的用量较低，目标粘度较小，并且添加了抗菌剂，提高了除冰/防冰液的储存稳定性和保质期。4)经过检测，符合SAE AMS 1428F中II型除冰液的要求，通过了空气动力学试验和保留时间试验。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
丙烯酸共聚物的购买厂家为广州盛邦化工科技有限公司，含有Cich3ci的疏水改性的丙烯酸共聚物，型号有 Carbopol U20、PEMULEN TR-1、PEMULEN TR-2 ；脂肪醇聚氧乙烯(AE0-3)醚的购买厂家为天津红太阳化工有限公司，上述购买厂家的提供，只是证明该产品的可得性，而不应该用于对本发明的限制。
权利要求
1.一种飞机除冰/防冰液，其特征在于，该除冰/防冰液由以下重量百分比的成分和去离子水组成30-80%二元醇、0. 01-1. 0%增稠剂、0. 05-2%表面活性剂、0. 01-1%腐蚀抑制剂和 0. 05-0. 2% 抗菌剂，pH7. 0-7. 5。
2.根据权利要求1所述的飞机除冰/防冰液，其特征在于，该除冰/防冰液由以下重量百分比的成分组成:30-70%二元醇、0. 1-0. 7%增稠剂、0. 05-1. 5%表面活性剂、 0. 01-0. 5%腐蚀抑制剂和0. 05-0. 抗菌剂。
3.根据权利要求1所述的飞机除冰/防冰液，其特征在于，该除冰/防冰液由以下重量百分比的成分组成:50-70 % 二元醇、0. 2-0. 6 %增稠剂、0. 05-1. 0 %表面活性剂、 0. 01-0. 5%腐蚀抑制剂和0. 05-0. 抗菌剂。
4.根据权利要求1所述的飞机除冰/防冰液，其特征在于，该除冰/防冰液由以下重量百分比的成分组成:50-70% 二元醇、0. 2-0. 3 %增稠剂、0. 05-0. 5%表面活性剂、 0. 01-0. 5%腐蚀抑制剂、0. 05-0. 抗菌剂。
5.根据权利要求1-4任一项所述的飞机除冰/防冰液，其特征在于，所述二元醇为乙二醇或丙二醇，优选为1，2_丙二醇。
6.根据权利要求1-4任一项所述的飞机除冰/防冰液，其特征在于，所述增稠剂选用含有Cich3ci的疏水改性的丙烯酸共聚物。
7.根据权利要求1-4任一项所述的飞机除冰/防冰液，其特征在于，所述表面活性剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂，选自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基磺酸盐、聚山梨醇酯等中的一种或几种，优选为脂肪醇聚氧乙烯(AECH3)醚、脂肪醇聚氧乙烯(AE0-7)醚、脂肪醇聚氧乙烯(AE0-9)醚、壬基酚聚氧乙烯醚及直链烷基苯磺酸钠中的一种或几种。
8.根据权利要求1-4任一项所述的飞机除冰/防冰液，其特征在于，pH调节剂为碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物与有机碱复配，其中碱金属氢氧化物选自氢氧化钾、氢氧化钠，碱土金属氢氧化物为氢氧化钙或氢氧化镁，有机碱选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺。
9.根据权利要求1-4任一项所述的飞机除冰/防冰液，其特征在于，所述腐蚀抑制剂可选用苯并三氮唑及其钠盐、1，4_ 丁炔二醇、硝酸盐或者磷酸盐。
10.一种制备权利要求1-9任一项所除冰/防冰液的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤1)将增稠剂预先溶胀在去离子水中，充分润湿后，搅拌均勻，备用；2)向步骤1)的溶液中依次加入二元醇、表面活性剂、腐蚀抑制剂、抗菌剂搅拌均勻，调节PH值。
全文摘要
本发明涉及一种新型的飞机除冰/防冰液及其制备方法，该除冰/防冰液由以下重量百分比的成分和去离子水组成30-80％二元醇、0.01-1.0％增稠剂、0.05-2％表面活性剂、0.01-1％腐蚀抑制剂和0.05-0.2％抗菌剂，pH 7.0-7.5。本发明的飞机除冰/防冰液主要用于清除飞机停留在地面时飞机表面形成的凝结沉积物，如冰、雪、霜等，以防止进一步在飞机表面沉积形成新的雪、冰或霜。
文档编号C09K3/18GK102329597SQ20111019125
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者李江波, 王晓艳 申请人:北京雅迪力特航空化学制品有限公司