除冰組合物的製作方法

2023-04-24 12:41:31 1

除冰組合物的製作方法
【專利摘要】本發明涉及除冰組合物，所述除冰組合物包含：(i)選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉、甲酸鉀的除冰劑，(ii)木質素衍生物和(iii)糖蜜。此外，它涉及製備所述除冰組合物的方法和使用所述除冰組合物將表面除冰的方法。
【專利說明】除冰組合物
[0001]本發明涉及除冰組合物和所述除冰組合物的製備方法。此外，它涉及表面除冰的方法和用於所述方法中的試劑盒。最後，它涉及木質素衍生物和糖蜜的組合在改進除冰組合物的效率中的用途。
[0002]冬季條件以雪或黑冰形式提供道路和交通的不方便。顯然，消除道路和公路上的雪、霜和冰是具有巨大的安全益處。氯化鈉(NaCl)常用於控制道路、公路和人行道上的雪和冰形成。氯化鈉通過溶於道路上的沉澱物中並降低冰點而用作除冰劑，由此融化冰和雪。可用作除冰劑的其它鹽包括例如氯化鈣和氯化鎂。這些化合物將水的冰點降至甚至比氯化鈉更低的溫度。氯化鉀有時也用作除冰劑。另外，通常已知的道路鹽的替代物為乙酸鎂鈣。其它較少知道的除冰劑鹽包括乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀。
[0003]冬季條件還導致對浙青、浙青和混凝土表面的損害。這些表面具有多孔結構。浙青特別包含大量表面下通道。當空氣/底面溫度變得足夠低時，存在於浙青通道中的水溶液會在冷凍時膨脹，因此在浙青中產生機械應力。尤其是在重複冷凍和解凍以後，浙青會破裂，導致坑窪。不僅每年必須耗費大量金錢修補損害的道路和公路，坑窪還可導致危險的交通情況。此外，所需額外的維護會導致另外的交通擁堵。
[0004]因為90年代一類新浙青，所謂的高孔浙青的引入，由於冷凍和解凍循環期間水和水基溶液的膨脹和收縮導致對道路和公路的損害問題變得甚至更大。該高孔浙青混凝土可包含至多20%空洞。這具有雨水和融水通過表面下通道從浙青表面快速流入土壤中的優點。浙青路面本身實際上不保留水分，因此不平滑和光滑，甚至在重降雨量的情況下。儘管這類浙青的使用對多雨條件下的安全性具有巨大的有利影響，缺點是在冬季條件下，在冬季期間需要更多除冰劑以保持道路不含雪和冰，因為除冰劑會隨著融水從路面上流去。
[0005]本發明的目的是提供具有改進除冰性能的除冰組合物。更特別地，本發明的目的是提供經更長的時間保持有效的除冰組合物，使得更小頻率地應用除冰劑並降低對尤其高孔路面的損害。
[0006]令人驚訝地，該目的通過將兩類添加劑，即木質素衍生物和糖蜜的組合加入除冰劑中而滿足。更詳細地，本發明涉及除冰組合物，所述除冰組合物包含:(i)選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的除冰劑，(?)木質素衍生物，和(iii)糖蜜。
[0007]發現本發明除冰組合物具有改進的性能。發現通過使用糖蜜和木質素衍生物的具體組合，除冰劑會經更長的時間保持活性。
[0008]另外，發現本發明除冰組合物的使用降低在重複冷凍和解凍以後對路面的損害。
[0009]發現本發明除冰組合物比常規除冰組合物具有更小腐蝕性。
[0010]由於與單獨使用除冰劑相比，除冰組合物更好的附著性能，較少的除冰劑可能被吹離，且除冰劑更長時間地保留在道路上。
[0011]存在於本發明除冰組合物中的除冰劑選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀。然而，優選除冰劑為氯化物鹽，即它優選選自氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂和氯化鉀。更優選，氯化鈣在本發明組合物中用作除冰劑。最優選，氯化鈉在本發明組合物中用作除冰劑，因為它是便宜的並可以以大量得到。
[0012]本發明除冰組合物可以為含水形式、固體形式或者淤漿形式。
[0013]如果除冰組合物為含水組合物，則除冰劑優選以至少5重量％，更優選至少10重量％，最優選至少20重量％ (基於除冰組合物的總重量)的量存在。優選，這類含水除冰組合物包含至多飽和濃度的除冰劑。
[0014]本發明除冰組合物也可以為包含濃度高於飽和濃度的除冰劑的淤漿的形式。
[0015]如果除冰組合物為固體的形式，則它可包含與5重量％ —樣少的除冰劑(基於除冰組合物的總重量)，如果將它例如與粗砂如砂混合。然而，優選本發明固體除冰組合物包含至少50重量％除冰劑，又更優選至少70重量％，最優選至少96重量％除冰劑(基於除冰組合物的總重量)。
[0016] 存在於除冰組合物中的生物聚合物木質素為與纖維素有關的無定形聚合物，其提供剛度並與纖維素一起形成植物的木質細胞壁和期間的粘結材料。它通常具有至少10，000道爾頓的平均分子量。木質素最通常在木中找到，但也可在植物和藻類中找到。它由單木質醇香豆醇、松柏醇和芥子醇組成。這些單體以變化的量併入。
[0017]木質素可通過使它暴露於酸性或鹼性條件下或者將它漂白(用例如H2O2或次氯酸鹽處理)而賦予水溶性，因此提高脂族和芳族羥基和羧酸官能的數目或者將它水解成較低分子碎片。在中性條件下，木質素可通過亞硫酸鹽漿料，同時引入磺酸鹽或磺酸官能而親水化。
[0018]如在整個說明書中所用術語「木質素衍生物」意欲表示使用剛剛描述的程序中的至少一種源自木質素且在25°C下在水中具有至少10g/l的溶解度的所有化合物(包括鹽)。可存在其它化學官能，條件是它們不損害整體水溶性。優選，本發明木質素衍生物具有至少5kDa，更優選至少IOkDa的分子量。更優選，木質素衍生物包含羧酸官能，而最優選它帶有磺酸鹽或磺酸基團(即它為木素磺酸鹽)。
[0019]本發明木素磺酸鹽為源自生物聚合物木質素的磺化木質素。在亞硫酸鹽的存在下的木漿化方法期間，木素磺酸鹽作為副產物產生。可將產物(化學)提純和噴霧乾燥，但根據本發明，對於良好的效力而言，不需要這些步驟。木素磺酸鹽具有非常寬的分子量分布(它們是非常多分散的)。例如，對於軟木，報告了 1，000-140，000道爾頓的範圍。對於硬木，報告了具有較低值的木素磺酸鹽。
[0020]適用於本發明組合物中的木質素衍生物優選為源自木、植物或藻類的木質素衍生物。也可使用源自不同來源的木質素衍生物的混合物。最優選使用源自木的木質素衍生物。所有類型的木質素衍生物可用於本發明組合物中，即包括Na、K、Ca、Mg或NH4鹽。
[0021]木質素衍生物通常以至少IOppm,更優選至少IOOppm,最優選至少500ppm的量存在於本發明除冰組合物中。它優選以小於10，OOOppm的量，更優選以小於8，OOOppm的量，最優選以小於5，OOOppm的量存在。
[0022]木質素衍生物濃度以ppm表示，其定義為mg木質素衍生物每kg總除冰組合物。
[0023]存在於本發明除冰組合物中的糖蜜可以為常用於除冰目的的任何糖蜜。應當指出可使用已經受一個或多個提純步驟，例如亞硫酸鹽、二氧化硫、灰、微生物活體或其它不溶物的脫除的糖蜜，因為這些汙染物的脫除對除冰組合物的性能不具有不利影響。此外，應當指出可使用化學、生物、物理或其它處理的糖蜜，例如但不僅僅是脫糖甜菜糖蜜、酸/鹼處理糖蜜、羧酸化糖蜜(其中存在於糖蜜中的糖已用常規技術羧化)，包含一種或多種添加劑的糖蜜。優選糖蜜選自源自玉米的糖蜜(糖漿)、源自糖用甜菜的糖蜜、源自甘蔗的糖蜜和源自葡萄的糖蜜。
[0024]術語「糖蜜」包括所有以上類型的處理或未處理糖蜜。
[0025]優選糖蜜為包含20-80重量％糖，又更優選包含40-60重量％糖，優選45_55重量％糖的甜菜或蔗糖糖蜜。
[0026]糖蜜通常以至少IOppm,更優選至少IOOppm,最優選至少500ppm的量存在於本發明除冰組合物中。它優選以小於50，OOOppm的量，更優選以小於10，OOOppm的量，最優選以小於5，OOOppm的量存在。[0027]糖蜜濃度以ppm表示，其定義為mg糖蜜每kg總除冰組合物。
[0028]此外，本發明涉及製備本發明除冰組合物的方法。所述方法包括將包含木質素衍生物和糖蜜的含水處理溶液噴霧到選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的除冰劑上。優選將含水處理溶液以這樣的量噴霧到除冰劑上使得所得除冰組合物包含至少IOppm,更優選至少IOOppm,最優選至少500ppm木質素衍生物和至少lOppm，更優選至少lOOppm，最優選至少500ppm糖蜜。優選所得除冰組合物包含不多於10，OOOppm,更優選不多於8，OOOppm,最優選不多於5，OOOppm木質素衍生物。優選所得除冰組合物包含不多於50，OOOppm，更優選不多於10，OOOppm，最優選不多於5，OOOppm糖蜜。
[0029]如上所述，木質素衍生物源自植物或藻類。它也可以為源自不同來源的木質素衍生物的混合物。糖蜜優選選自源自玉米的糖蜜(糖漿)、源自糖用甜菜的糖蜜和源自葡萄的糖蜜。
[0030]此外，本發明涉及將表面除冰的方法。所述表面可以以多種方法除冰。
[0031 ] 在一個實施方案中，將本發明除冰組合物塗布在所述表面上。
[0032]在另一實施方案中，表面除冰的方法包括步驟:將選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的固體除冰劑與包含木質素衍生物和糖蜜的含水處理溶液混合，和將因此所得混合物塗布在所述表面上。該方法是優選的實施方案，因為極大地降低除冰組合物被吹離的風險。此外，得到除冰組合物在路面上更好的附著力。
[0033]在又一實施方案中，表面除冰的方法包括步驟:製備包含5重量％至飽和濃度的選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的固體除冰劑、木質素衍生物和糖蜜的水溶液，和將所述混合物施塗於，例如通過噴霧施塗於所述表面上。該方法也是優選的實施方案，因為在該方法中也極大地降低除冰組合物被吹離的風險。此外，得到除冰組合物在路面上更好的附著力。
[0034]在本發明又一實施方案中，表面除冰的方法包括如下步驟:將選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的除冰劑以固體或含水形式塗布在所述表面上，並將木質素衍生物和糖蜜以固體或含水形式單獨地塗布於所述表面上。
[0035]待除冰的表面優選為選自無孔浙青路、浙青路、多孔浙青路、混凝土路、含浙青路、磚路、礫石路、卵石路、未鋪砌路和公路的表面。[0036]優選每m2所述表面，引入至少Ig除冰劑、至少0.01mg木質素衍生物和至少0.01mg糖蜜。優選每m2待除冰表面，引入不多於50g除冰劑。優選每m2待除冰表面，引入不多於500mg木質素衍生物和不多於2500mg糖蜜。
[0037]在本發明又一方面中，它涉及用於表面除冰方法中的試劑盒。試劑盒包含:包含選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的除冰劑的防冰組合物作為組分(a)，和包含O %至其飽和濃度的除冰劑、IOppm至其飽和濃度的木質素衍生物和IOppm至其飽和濃度的糖蜜的水溶液作為組分(b)。優選組分(a)形成試劑盒的60-99.99重量％，且組分(b)形成試劑盒的0.01-40重量％ (組分(a)和(b)合計為100% )0組分(a)可以為水溶液、淤漿或固體的形式(見上文)。
[0038]組分(b)可以為木質素衍生物和糖蜜的固體混合物。因此，本發明還涉及用於本發明表面除冰方法中的試劑盒，所述試劑盒包含:包含選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的除冰劑的防冰組合物作為組分(a)，和包含木質素衍生物和糖蜜的固體組分作為組分(b)。優選組分(a)形成試劑盒的90-99.9重量％，且組分(b)形成試劑盒的0.1-10重量％ (組分(a)和(b)合計為100%)。組分(a)可以為水溶液、淤漿或固體的形式(見上文)。優選它為固體的形式。
[0039]最後，本發明涉及木質素衍生物和糖蜜的組合在改進除冰組合物在表面除冰中的效率中的用途，所述除冰組合物包含選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的除冰劑。如所述，所述表面優選選自無孔浙青路、浙青路、多孔浙青路、混凝土路、含浙青路、磚路、礫石路、卵石路、未鋪砌路和公路。
[0040]通過以下非限定性實施例和對比例進一步闡述本發明。
實施例
[0041]實施例1:結凍試驗
[0042]材料
【權利要求】
1.除冰組合物，其包含: (i)選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的除冰劑， (ii)木質素衍生物，和 (iii)糖蜜。
2.根據權利要求1的除冰組合物，其中糖蜜選自源自玉米的糖蜜(糖漿)、源自糖用甜菜的糖蜜、源自甘蔗的糖蜜和源自葡萄的糖蜜。
3.根據權利要求1或2的除冰組合物，其中除冰組合物為: -包含基於除冰組合物的總重量至少5重量％除冰劑的含水除冰組合物， -包含基於除冰組合物的總重量至少50重量％除冰劑的固體除冰組合物，或 -包含高於其飽和濃度的量的除冰劑的淤漿形式的除冰組合物。
4.根據權利要求1-3中任一項的除冰組合物，其中木質素衍生物以10-10，OOOppm的量存在，且糖蜜以10-50，OOOppm的量存在。
5.根據權利要求1-4中任一項的除冰組合物，其中糖蜜選自源自玉米的糖蜜(糖漿)、源自糖用甜菜的糖蜜、源自甘蔗的糖蜜和源自葡萄的糖蜜。
6.根據權利要求1-5中任一項的除冰組合物，其中除冰劑為氯化鈉。
7.根據權利要求1-6中任一項的除冰組合物，其中木質素衍生物為木素磺酸鹽。
8.製備根據權利要求1-7中任一項的除冰組合物的方法，其包括如下步驟:將包含木質素衍生物和糖蜜的含水處理溶液噴霧在選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的除冰劑上。
9.根據權利要求8的方法，其中除冰劑為氯化鈉且木質素衍生物以10-10，OOOppm的量存在於所得除冰組合物中，且糖蜜以10-50，OOOppm的量存在於所得除冰組合物中。
10.根據權利要求8-9中任一項的方法，其中糖蜜選自源自玉米的糖蜜(糖漿)、源自糖用甜菜的糖蜜、源自甘蔗的糖蜜和源自葡萄的糖蜜。
11.將表面除冰的方法，所述方法包括: (i)如下步驟:將根據權利要求1-6中任一項的除冰組合物塗布在所述表面上；或者(?)如下步驟:將選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的固體除冰劑與包含木質素衍生物和糖蜜的含水處理溶液混合併將因此所得混合物塗布在所述表面上，或者 (iii)如下步驟:製備包含5重量％至飽和濃度的選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的固體除冰劑、木質素衍生物和糖蜜的水溶液並將所述混合物施塗於所述表面上，或者 (iv)如下步驟:將選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的除冰劑以固體或含水形式塗布在所述表面上，並單獨地將木質素衍生物和糖蜜以固體或含水形式塗布於所述表面上。
12.根據權利要求11的方法，其中除冰劑為氯化鈉。
13.根據權利要求11或12的方法，其中糖蜜選自源自玉米的糖蜜(糖漿)、源自糖用甜菜的糖蜜、源自甘蔗的糖蜜和源自葡萄的糖蜜。
14.根據權利要求11-13中任一項的方法，其中表面選自無孔浙青路、浙青路、多孔浙青路、混凝土路、含浙青路、磚路、礫石路、卵石路、未鋪砌路和公路。
15.根據權利要求11-14中任一項的方法，其中每m2所述表面，引入l-50g除冰劑、0.01-500mg木質素衍生物和0.01-2, 500mg糖蜜。
16.用於根據權利要求11-15中任一項的方法中的試劑盒，所述試劑盒包含: -包含選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的除冰劑的防冰組合物作為組分(a)，和 -α)包含O %至其飽和濃度的除冰劑、IOppm至其飽和濃度的木素磺酸鹽和IOppm至其飽和濃度的糖蜜的水溶液，或者(ii)包含木質素衍生物和糖蜜的固體組分作為組分(b)。
17.根據權利要求16的試劑盒，其中組分(b)為包含0%至其飽和濃度的除冰劑、IOppm至飽和濃度的木質素衍生物和IOppm至其飽和濃度的糖蜜的水溶液，且其中組分(a)形成試劑盒的60-99.99重量％，組分(b)形成試劑盒的0.01-40重量％。
18.木質素衍生物和糖蜜的組合在改進除冰組合物在表面除冰中的效率中的用途，所述除冰組合物包含選自氯化鈉、乙酸鎂鈣、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、乙酸鉀、乙酸鈉、甲酸鈉和甲酸鉀的除冰劑，所述表面優選選自無孔浙青路、浙青路、多孔浙青路、混凝土路、含浙青路、磚路、礫石 路、卵石路、未鋪砌路和公路。
【文檔編號】C09K3/18GK103917620SQ201280055086
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年11月2日 優先權日:2011年11月9日
【發明者】W·馬斯洛, E·R·德容, R·L·M·德默爾 申請人:阿克佐諾貝爾化學國際公司