一种防冰液及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及防冰液技术领域，具体涉及一种防冰液及其制备方法和应用。


背景技术：

2.在下雪、冻雨、霜冻等低温天气条件下，暴露于空气中的各种物体表面自然结冰造成设备功能故障和各种安全隐患。铁路道岔是车站的重要设备，道岔结冰直接影响车站的车辆调度，严重时造成铁路运输中断，列车轨道结冰造成制动力下降、爬坡困难的现象。部分城市轨道交通采用供电轨供电，供电轨表面结冰造成列车授流困难，列车停运。
3.目前轨道除冰主要靠人工清扫、电加热融冰等方法，人工清扫效率低，需要投入大量人力，电加热的方法投资成本高，除冰过程消耗大量的电量。
4.采用防冰液防冰是在物体表面结冰前或除冰后喷涂具有一定黏附能力的低冰点溶液，可以有效防止结冰现象，是一种主动防结冰技术，相比于人工敲击，喷洒热水等被动除冰的方法，人力、物力消耗少，对结冰物体损伤小。喷涂防冰液是防止铁路道岔、轨道、供电轨结冰的有效方法。


技术实现要素：

5.为了至少解决现有技术存在的一个问题，本发明提供一种防冰液及其制备方法与应用。
6.第一方面，本发明提供一种防冰组合物，包括：
7.所述聚亚烷基二醇和所述防冻剂的质量比为1：200～800，所述聚亚烷基二醇的聚合成分包括环氧乙烷和环氧丙烷，所述环氧乙烷和环氧丙烷质量比为3:1～1:3。
8.优选地，所述聚亚烷基二醇由环氧乙烷和环氧丙烷以1～3:1的比例聚合而成，更优选地，以1:1的比例聚合得到。
9.本发明所述聚亚烷基二醇平均摩尔质量为2000-20000g/mol。
10.进一步地，所述防冻剂包括水溶性醇；
11.优选地，所述防冻剂包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二乙二醇、二丙二醇和丙三醇中的一种或几种；
12.更优选地，所述防冻剂为1,2-丙二醇，和/或，1,3-丙二醇。
13.本发明进一步提供包括所述防冰组合物的防冰液，还包括增稠剂、表面活性剂和缓蚀剂。
14.进一步地，所述防冰液以重量份计包括：所述防冻剂20～80份，所述聚亚烷基二醇0.01～5.0份，所述增稠剂0.1～3.0份，所述表面活性剂0.01～1.0份，所述缓蚀剂0.01～5.0份。
15.本发明在防冻液的成分中加入特定比例的聚亚烷基二醇，在使用时能够在轨道表面形成一层连续液膜，液膜有效隔离轨道表面和冰层，降低冰层粘附性。
16.进一步地，所述增稠剂为黄原胶、瓜尔豆胶和羧甲基纤维素钠中的一种或多种。
17.进一步地，所述表面活性剂为烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种，优选为脂肪醇聚氧乙烯醚。
18.进一步地，所述缓蚀剂为无机盐缓蚀剂、有机酸缓蚀剂和唑类缓蚀剂中的一种或多种，优选为亚硝酸钠、硝酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、磷酸氢二钾、磷酸钠、苯甲酸钠、对叔丁基苯甲酸、对苯二甲酸、异辛酸和癸二酸中的一种或多种。
19.进一步地，所述防冰液ph为7.0～9.0，所述防冰液的ph值优选通过ph调节剂进行调节，所述ph调节剂优选为naoh、koh、三乙醇胺中的一种或多种，所述ph调节剂的质量体积百分含量优选为0.01-1.0％。
20.作为一种优选的实施方式，本发明提供一种防冰液，包括：
[0021][0022]
所述防冰组合物的ph为7.0～9.0。
[0023]
在这一优选的实施方案中，50-hb-5100为产品命名，即聚亚烷基二醇50-hb-5100，由50％的环氧乙烷和50％的环氧丙烷聚合得到。此优选的实施方案制备得到的防冰液在使用时能够在轨道表面形成的连续液膜更加稳定且持续，隔离轨道表面和冰层的效果更好。
[0024]
第二方面，本发明提供所述防冰液的制备方法，包括：
[0025]
(1)溶解并混合表面活性剂、缓蚀剂和ph调节剂；
[0026]
(2)混合增稠剂和防冻剂；
[0027]
(3)将步骤(1)和(2)的混合液进行混合。
[0028]
具体地，所述制备方法包括如下步骤：
[0029]
1)将表面活性剂、聚亚烷基二醇、缓蚀剂、ph调节剂加入去离子水中，10～60℃搅拌0.5～5小时；
[0030]
2)将增稠剂加入防冻剂中，搅拌0.5～2小时；
[0031]
3)将步骤1的混合液加入步骤2的混合液中，搅拌0.5～5小时，即得。
[0032]
本发明进一步提供所述防冰组合物和防冰液在铁路轨道、铁路道岔、导电轨防结冰中的应用。
[0033]
所述应用具体为在下雪、冻雨等易结冰天气之前，将所述防冰液喷涂在轨道表面，喷涂膜厚为0.1mm-0.5mm。
[0034]
本发明所述的原料或试剂均可市购获得。
[0035]
本发明具有如下有益效果：
[0036]
(1)本发明在防冰液中添加特定种类的聚亚烷基二醇使得防冰液在轨道表面形成连续的液膜，液膜有效隔离轨道表面和冰层，使得冰层容易自然脱落和清除，增强防冰液的防冰性能；
[0037]
(2)本发明采用上述选择的缓蚀剂并调整到7.0～9.0的ph值提高了轨道防冰液的缓蚀能力，对轨道材质无腐蚀；
[0038]
(3)本发明选用特定的表面活性剂使轨道防冰液具有良好的润湿铺展性能，喷涂后能够在轨道表面迅速铺展；
[0039]
(4)本发明选用特定的增稠剂使轨道防冰液具有良好的粘附性能，喷涂后迅速粘附在轨道表面，避免流失；
[0040]
(5)本发明所选原材料毒性小，生物降解性能优良，对环境影响小。
具体实施方式
[0041]
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
[0042]
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0043]
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到，例如聚亚烷基二醇polyglykol p41/3000、polyglykol p41/12000购自clariant公司，75-h-90000、50-hb-5100购自dow公司。
[0044]
实施例1
[0045]
本实施例提供一种轨道防冰液，由如下质量百分含量的组分组成：
[0046][0047]
ph为8.1。
[0048]
p41/12000是一种低分子量聚醚，由环氧丙烷、环氧丁烷、环氧乙烷聚合而成，属于聚亚烷基二醇中的一种。
[0049]
上述轨道防冰液的制备方法如下：
[0050]
(1)将表面活性剂、聚亚烷基二醇、缓蚀剂、ph调节剂加入去离子水中，10～60℃搅
拌0.5～5小时；
[0051]
(2)将增稠剂加入防冻剂中，搅拌0.5～2小时；
[0052]
(3)将步骤(1)的混合液加入步骤(2)的混合液中，搅拌0.5～5小时，即得。
[0053]
实施例2
[0054]
本实施例提供一种轨道防冰液，由如下质量百分含量的组分组成：
[0055][0056][0057]
ph为8.0。
[0058]
75-h-90000是一种二醇作为起始的聚亚烷基二醇聚合物，含有75％重量百分比的环氧乙烷基团和25％重量百分比的环氧丙烷。
[0059]
上述轨道防冰液的制备方法同实施例1。
[0060]
实施例3
[0061]
本实施例提供一种轨道防冰液，由如下质量百分含量的组分组成：
[0062][0063]
ph为8.3。
[0064]
上述轨道防冰液的制备方法同实施例1。
[0065]
实施例4
[0066]
本实施例提供一种轨道防冰液，由如下质量百分含量的组分组成：
[0067][0068][0069]
ph为8.2。
[0070]
50-hb-5100是由50％的环氧乙烷和50％的环氧丙烷聚合得到聚亚烷基二醇聚合物。
[0071]
上述轨道防冰液的制备方法同实施例1。
[0072]
实施例5
[0073]
本实施例提供一种轨道防冰液，由如下质量百分含量的组分组成：
[0074][0075]
ph为8.0。
[0076]
上述轨道防冰液的制备方法同实施例1。
[0077]
对比例1
[0078]
本对比例提供一种轨道防冰液，由如下质量百分含量的组分组成：
[0079]
[0080][0081]
ph为8.2。
[0082]
上述轨道防冰液的制备方法同实施例1。
[0083]
对比例2
[0084]
本对比例提供一种轨道防冰液，由如下质量百分含量的组分组成：
[0085][0086]
ph为8.0。
[0087]
上述轨道防冰液的制备方法同实施例1。
[0088]
对比例3
[0089]
本对比例提供一种轨道防冰液，由如下质量百分含量的组分组成：
[0090][0091][0092]
ph为8.3。
[0093]
上述轨道防冰液的制备方法同实施例1。
[0094]
对比例4
[0095]
本实施例提供一种轨道防冰液，由如下质量百分含量的组分组成：
[0096][0097]
ph为8.2。
[0098]
上述轨道防冰液的制备方法同实施例1。
[0099]
试验例1
[0100]
本试验例对本发明实施例1～5和对比例1～4中轨道防冰液进行性能对比试验，具体方法如下：
[0101]
试验采用自制的防冰试验箱，防冰试验箱由低温试验箱、冷水机、喷水装置及相应的辅助仪器构成，喷水装置由水泵、过滤器、水管、喷头等组成，喷头安装在低温试验箱的顶部，喷水装置用于将冷水机提供的预冷水均匀喷洒到试验件的表面，靠压缩空气进行雾化。
[0102]
采用喷枪将轨道防冰液喷涂在轨道试件表面，将喷涂防冰液的轨道样件放置在喷头下方，调节试验箱温度为-5℃，预冷水温度0～3℃，温度稳定后，持续喷预冷水2小时，喷水结束后，持续冻结1小时，试验过程观察试件表面的覆冰情况，记录轨道试件表面开始覆冰的时间，试验结束后考察轨道表面冰层分离性能。
[0103]
试验结果如表1所示，结果表明本发明轨道防冰液能够在模拟冻雨的环境中有效抑制轨道表面结冰，形成的冰层容易去除。
[0104]
表1 实施例1～5轨道防冰液性能
[0105][0106]
表2 对比例1～4中轨道防冰液性能
[0107][0108]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。